JP2003156379A - 貯槽の残量検出装置およびその取付方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 既存の貯槽を改造することなくそのままの状
態で使用することができ、しかも小型、簡単な構造で、
貯槽の種類、貯槽内部に貯蔵されている被測定物の種類
の違いによる影響を受けることなく広い分野で使用可能
な貯槽の残量検出装置を安価に提供できるようにする。 【解決手段】 超音波送信器２００と超音波受信器３０
０を、貯槽２０の開口部２０ａを閉塞するフランジ１に
取り付ける。フランジ１を貯槽２０の開口部２０ａに設
けられているフランジ取付部２４に固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、石油液化ガスな
どの高圧ガスを貯蔵している貯槽内の残量を検出する残
量検出装置およびその残量検出装置の取付方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、超音波を利用して被測定物を貯蔵
している貯槽内の残量を検出する残量検出手段として
は、大別して次の二つの方式が多く提供されている。

【０００３】１つめの方式は、例えば特開平９−１６６
４７８号公報に開示されているように、被測定物を貯蔵
している貯槽の内部上面に残量検出装置を取り付け、残
量検出装置より送信された超音波が、貯槽内部の気層中
を通り、被測定物の液面で反射され再び残量検出装置で
受信されるまでにかかった時間より、被測定物の残量を
検出する方式である。

【０００４】もう一つの方式は、例えば特開平８−２１
９８５４号公報に開示されているように、被測定物を貯
蔵している貯槽の外側底面に残量検出装置を取り付け、
残量検出装置より送信された超音波が、貯槽の外側底面
より、貯槽内部に貯蔵されている被測定物の液層中を通
り、被測定物の液面で反射され再び残量検出装置で受信
されるまでにかかった時間より被測定物の残量を検出す
る方式である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、貯槽の内部
上面に残量検出装置を取り付けて被測定物の残量を検出
する方式は、残量検出装置を貯槽の内部に取り付けるの
で、貯槽に残量検出装置を取り付けるための改造、また
は残量検出装置を取り付けるための治具などが必要にな
り、既存の貯槽をそのままの状態では使用することがで
きない。

【０００６】また、貯槽内の被測定物が液化石油ガスな
どの高圧ガスの場合は、超音波を送受信するトランスデ
ューサを剥き出しのままで貯槽内部に取り付けを行う
と、トランスデューサが高圧に耐えられずに破壊する、
トランスデューサが腐食する、トランスデューサにかか
る電圧による火災の危険性がある、等の理由でトランス
デューサを高圧に耐えることができる筐体で密閉する必
要がある。

【０００７】超音波を送受信するトランスデューサは、
貯槽の外部にある電源供給部、演算制御回路、残量表示
メータ等と電気線で接続されているので、トランスデュ
ーサは貯槽の外部に出す方が望ましい。しかし、残量検
出装置を貯槽の外側上面に取り付ける方式にすると、ト
ランスデューサより送信された超音波は、貯槽の外側上
面より、貯槽内部の気層中に入る過程で、急激な音響イ
ンピーダンスの違いにより超音波は急激に減衰してしま
う。

【０００８】また、この方式では、貯槽の材質、形状、
板厚の違いによる影響を受けるため、残量検出装置を取
り付ける貯槽の種類毎に残量検出装置の調整または仕様
を変更することが必要になる。さらに、この方式では、
超音波は被測定物の気層中を通るので、超音波が液層中
を通る方式と比較して超音波が通る過程での温度変化が
大きくなるため、貯槽内の被測定物の残量の温度誤差も
大きくなる。

【０００９】一方、貯槽の外部底面に残量検出装置を取
り付けて被測定物の残量を検出する方式は、残量検出装
置を貯槽の外部底面に残量検出装置が備えているマグネ
ットなどで取り付けるので、貯槽に残量検出装置を取り
付けるための改造、または残量検出装置を取り付けるた
めの治具などが不要になり、既存の貯槽をそのままの状
態で使用することができる。また、この方式では、貯槽
の外部に残量検出装置を取り付けるので、貯槽内の高圧
の影響がなくなり、また残量検出装置の信号線なども貯
槽の外部にあるので、火災、爆発の危険性も少なくなる
という利点がある。

【００１０】しかし、超音波を貯槽の外部から内部にあ
る被測定物の液層中に送信する方式のため、貯槽の材
質、形状、板厚の違いによる影響を受けるので、残量検
出装置を取り付ける貯槽の種類毎に残量検出装置の調整
または仕様を変更することが必要になる。また、この方
式では、超音波が被測定物の液層中を通るので、貯槽内
部に貯蔵されている被測定物の種類による音速の影響を
受ける。よって、この方式では、貯槽内部に貯蔵されて
いる被測定物での音速を考慮して残量検出装置の調整ま
たは仕様を変更することが必要になる。

【００１１】そこで、この発明の第１の目的は、このよ
うな従来の問題点に鑑み、既存の貯槽を改造することな
くそのままの状態で使用することができ、しかも小型、
簡単な構造で、貯槽の種類、貯槽内部に貯蔵されている
被測定物の種類の違いによる影響を受けることなく広い
分野で使用可能な貯槽の残量検出装置を安価に提供でき
るようにすることにある。

【００１２】また、第２の目的は、残量検出装置を貯槽
に取り付けるにあたり、貯槽に改造や、取り付け治具な
ど要することなく、既存の貯槽をそのままの状態で使用
することができる、残量検出装置の取付方法を提供する
ことにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るため、請求項１に係る貯槽の残量検出装置は、超音波
送信器より送信された超音波が貯槽内の被測定物の表面
で反射され、超音波受信器で受信されるまでにかかった
時間より被測定物の残量を検出するものにおいて、超音
波送信器と超音波受信器を、貯槽の開口部を閉塞するフ
ランジに取り付けたことを特徴とする。

【００１４】請求項２に係る貯槽の残量検出装置は、超
音波送信器と超音波受信器を一体化してフランジに取り
付けることにより、部品点数の削減による一層の小型化
およびコスト削減が図れるようにしたことを特徴とす
る。

【００１５】請求項３に係る貯槽の残量検出装置は、超
音波送信器および超音波受信器を、パッキンなどの緩衝
材を介してフランジに取り付けることにより、ノイズを
低減させて正確な残量検出を行えるようにしたことを特
徴とする。

【００１６】請求項４に係る貯槽の残量検出装置は、超
音波送信器および超音波受信器を、フランジの取付孔に
緩衝材を介して嵌合させて一部をフランジの下面より突
出させることにより、ノイズを低減させるとともに、貯
槽内での超音波の送信および受信の効率を向上させて一
層正確な残量検出を行えるようにしたことを特徴とす
る。

【００１７】請求項５に係る貯槽の残量検出装置は、貯
槽内の温度変化による被測定物の液面情報の誤差を補正
するための温度センサを備え、貯槽内の温度変化により
超音波の音速が変化しても、精度の高い残量検出を行え
るようにしたことを特徴とする。

【００１８】請求項６に係る貯槽の残量検出装置は、検
出した被測定物の残量情報やセキュリティ情報などを遠
隔送信するための通信手段を備え、遠隔地からでも貯槽
内の被測定物の残量情報やセキュリティ情報などを監視
できるようにしたことを特徴とする。

【００１９】請求項７に係る貯槽の残量検出装置は、検
出した残量が設定値以下になったり、セキュリティに異
常が発生したりした場合などの警告を行うための警告手
段を備え、貯槽内の被測定物の残量切れの防止や、セキ
ュリティに異常が発生した場合にも、早急に対応ができ
るようにしたことを特徴とする。

【００２０】上記第２の目的を達成するため、請求項８
に係る残量検出装置の取付方法は、残量検出装置のフラ
ンジを貯槽の開口部に設けられているフランジ取付部に
取り付けることを特徴とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】次に、この発明の実施の形態を図
面に従って詳細に説明する。図１は、この発明の第１実
施例である残量検出装置の断面図を示す。

【００２２】この残量検出装置は、貯槽の開口部を後述
のように閉塞する、例えば円盤状のフランジ１を本体と
した単品構造になっており、超音波送信器２００と超音
波受信器３００を、それぞれのための取付孔１ａ・１ｂ
に各々嵌合させて取り付けている。

【００２３】超音波送信器２００は、有底の本体ケース
自体が超音波送信部材２、超音波受信器３００は、同じ
く有底の本体ケース自体が超音波受信部材３となってい
る。これら超音波送信部材２と超音波受信部材３は、形
状、材質など共通部品を使用しても良い。また、これら
は、貯槽内部の被測定物の雰囲気中で腐食しない材質に
するか、または表面処理をする。さらに、これらの肉厚
は、被測定物を貯蔵している貯槽内の圧力を考慮した厚
さに設定する。

【００２４】超音波送信部材２と超音波受信部材３の外
周面には、それぞれ凸部２ａ・３ａが設けてある。凸部
２ａ・３ａの寸法や設定位置などは、振動シミュレーシ
ョンなどを用いて超音波送信器２００と超音波受信器３
００より超音波を送受信する時、超音波送信部材２と超
音波受信部材３の振動変位が極小になるように設定す
る。超音波送信部材２と超音波受信部材３の外周面に
は、それぞれの凸部２ａ・３ａを覆い込むようにそれぞ
れ断面コの字形のパッキン４が取り付けてある。

【００２５】そして、超音波送信部材２と超音波受信部
材３は、フランジ１に設けてあるそれぞれのための取付
孔１ａ・１ｂに、パッキン４を介して嵌合させるととも
に、押さえプレート５で下側から押さえてフランジ１に
取り付けられ、それぞれの一部がフランジ１の下面より
突出している。

【００２６】パッキン４は、超音波送信部材２と超音波
受信部材３の振動、残響がフランジ１に伝わらないよう
にする緩衝材としての役割と、被測定物を貯蔵している
貯槽内の圧力を密閉するシール材の役割を担っている。
これらの役割を果たせるのであれば、形状はコの字形で
なくても良い。

【００２７】また、押さえプレート５は、超音波送信器
２００と超音波受信器３００が取付孔１ａ・１ｂから脱
出して貯槽内に抜け落ちるのを防止する役割と、パッキ
ン４のシール性を保つために、パッキン４に圧力を加え
る役割を担っていて、押さえプレート５に設けてある孔
５ａより、ボルト６などでフランジ１の下面に取り付け
られている。

【００２８】超音波送信部材２内には、その底面部２ｂ
に超音波送信用の超音波変換素子７が装着され、また超
音波受信部材３内には、その底面部３ｂに超音波受信用
の超音波変換素子８が装着されている。これら超音波変
換素子７・８は、共通部品を使用してもよい。

【００２９】超音波送信部材２内の超音波変換素子７お
よび超音波受信部材３内の超音波変換素子８は、それぞ
れリード線９を介してフランジ１上に搭載された演算・
制御・電源部１０に接続され、電気信号などのやり取り
を行う。超音波送信部材２内のリード線９は、超音波送
信部材２の開口部２ｃに嵌め込まれた緩衝部材１１を貫
通し、超音波受信部材３内のリード線９は、超音波受信
部材３の開口部３ｃに嵌め込まれた緩衝部材１１を貫通
している。

【００３０】緩衝部材１１として、例えば樹脂、ゴムな
どの緩衝材を使用している。それぞれの緩衝部材１１
は、超音波変換素子７・８から送受信された超音波が、
超音波送信部材２の開口部２ｃおよび超音波受信部材３
の開口部３ｃ方向に放射されたりするのを防ぎ、超音波
を減衰させる役割をする。このような役割を果たせるの
であれば、緩衝材の代りに液体ゴムなどを、超音波送信
部材２の開口部２ｃ内および超音波受信部材３の開口部
３ｃ内に流し込んだりしても良い。

【００３１】本例では、演算・制御・電源部１０をフラ
ンジ１の上面に取り付けているが、信号線などを経由し
て遠隔場所に設置しても良い。

【００３２】フランジ１の外周部には、フランジ１を後
述するように貯槽上に固定するための複数の固定孔１ｃ
が設けられている。

【００３３】図２は、この発明の第２実施例である残量
検出装置の断面図を示す。この第２実施例では、図１に
おける超音波送信器２００と超音波受信器３００とを一
体化して超音波送受信器４００とし、これ一つで超音波
の送受信を行うようにしたもので、フランジ１の取付孔
１ｄに嵌合させて取り付ける。それ以外の構成は図１と
同じであり、１２は超音波送受信部材、１２ａは凸部、
１２ｂは底面部、１２ｃは固定孔、１３は超音波変換素
子である。その他、図１に示す残量検出装置の各部に対
応する部分には、図１で用いたと同一の符号を付し、重
複説明を省略する。このようにすると、図１の残量検出
装置と比較して部品点数を削減でき、一層のコスト削減
が行える。

【００３４】図３は、この発明の第３実施例である残量
検出装置の断面図を示す。この第３実施例では、温度セ
ンサ１４を超音波送信器２００または超音波受信器３０
０の内部に取り付けている。超音波を送受信する時の音
速は、温度変化による影響を受けるため、温度センサ１
４で検知した温度情報を信号線などを介して演算・制御
・電源部１０に送り、演算・制御・電源部１０で温度補
正を行い、正確な貯槽内の残量を算出する。温度センサ
１４の取り付ける位置は、貯槽内の温度を正確に測定で
きる位置に取り付ける。温度を正確に測定できるのな
ら、温度センサ１４の取付位置は、超音波送信器２００
または超音波受信器３００の内部ではなくても良い。な
お、この図３でも、図１の残量検出装置の各部と対応す
る部分に用いた符号をそのまま使用し、重複説明を省略
する。

【００３５】次に、図４に図１の残量検出装置を例にと
って、被測定物を貯蔵している貯槽に取り付けた場合の
使用例を説明する。被測定物を貯蔵している貯槽２０の
天井部には、開口部２０ａが形成され、この開口部２０
ａの周囲にリング状のフランジ取付部２４が設けられて
いる。残量検出装置は、そのフランジ１をＯリングなど
のパッキン類２５を介してボルト２６でフランジ取付部
２４上に固定し、フランジ１にて貯槽２０の開口部２０
ａを閉塞する。図４中符号２１は貯槽２０内に貯蔵され
ている被測定物の液層、符号２２は被測定物の気層、符
号２３は被測定物の液面を示す。

【００３６】次に、図４を参照して具体的な動作を説明
する。演算・制御・電源部１０より送られた送信信号に
より、超音波送信器２００の超音波送信部材２の底面部
２ｂより超音波２７が送信される。超音波２７は、被測
定物の気層２２中を通り被測定物の液面２３で反射さ
れ、再び被測定物の気層２２中を通り超音波受信器３０
０の超音波受信部材３の底面部３ｂにて受信され、受信
信号が演算・制御・電源部１０に入力される。

【００３７】演算・制御・電源部１０は、超音波の送信
から受信までにかかった時間より液面レベルを算出す
る。演算・制御・電源部１０は、算出した液面レベル
に、温度センサ１４などで測定した温度情報により温度
補正など行い、補正後の被測定物の残量情報を表示部３
０に表示させる。同時に、残量情報は、残量検出装置が
備えている通信手段、例えば無線通信装置３１または有
線通信装置３２などを経由して遠隔地にある集中監視セ
ンタ３３などに送られ、遠隔地からも貯槽内の被測定物
の残量情報を得ることができる。

【００３８】また、貯槽内の被測定物の残量が残量検出
装置に設定してある設定値以下になったりすると、表示
部３０および遠隔地にある集中監視センタ３３などに、
警告音や警告ランプ等で警告を送ることができる。残量
情報と同様に、貯槽及び残量検出装置のセキュリティに
異常が発生した場合などには、表示部３０および遠隔地
にある集中監視センタ３３などに、警告音や警告ランプ
などで警告を送ることができる。

【００３９】図５に基づき、貯槽２０に残量検出装置を
取り付ける取付方法の一例を説明する。一般的に貯槽２
０の開口部２０ａには、例えばフロート式の残量計用の
取付部など、いくつかの取付部が予め備えてある。その
ような取付部の中で、例えばフロート式の残量計用の取
付部など、使用していない空いているリング状の取付部
５０をフランジ取付部として利用して、残量検出装置の
フランジ１を、指定のパッキン２５を介して、取り付け
部５０指定のボルト２６で取り付ける。

【００４０】その際、残量検出装置のフランジ１の寸法
などは、取付部５０の寸法に合わせておく必要がある
が、この取付方法だと、貯槽２０に残量検出装置取り付
け用の改造や、取り付け治具などは全く不要になる。図
５中符号１ｃは固定孔、１０は演算・制御・電源部、２
００は超音波送信器、３００は超音波受信器である。

【００４１】

【発明の効果】請求項１の残量検出装置においては、超
音波送信器と超音波受信器を、貯槽の開口部を閉塞する
フランジに取り付けているので、残量検出装置を簡単な
構造で、小型化できる。また、残量検出装置を貯槽に取
り付けるにあたり、貯槽に改造や、取り付け治具など要
することなく、既存の貯槽をそのままの状態で使用する
ことができる。さらに、貯槽内の上部から超音波を被測
定物の気層中に送信し、被測定物の表面で反射された超
音波を超音波受信器で受信し、超音波の送信から受信ま
でにかかった時間より被測定物の残量を検出する方式の
ため、被測定物の種類による影響を受けにくく広い分野
で使用することができる。

【００４２】請求項２の残量検出装置においては、超音
波送信器と超音波受信器を一体化してフランジに取り付
けたので、請求項１による効果に加えて、さらに残量検
出装置を簡単な構造で、小型化できる。また、部品点数
の削減により、コスト削減が行える。

【００４３】請求項３の残量検出装置においては、超音
波送信器および超音波受信器を、緩衝材を介してフラン
ジに取り付けたので、ノイズの原因となる、超音波送受
信時の残響やフランジや貯槽を伝播する超音波を減衰さ
せるができるため、ノイズを低減させることができ、正
確な残量検出を行うことができる。

【００４４】請求項４の残量検出装置においては、超音
波送信器および超音波受信器を、フランジの取付孔に緩
衝材を介して嵌合させて一部をフランジの下面より突出
させたので、ノイズを低減させるとともに、貯槽内での
超音波の送信および受信の効率を向上させて一層正確な
残量検出を行える。

【００４５】請求項５の残量検出装置においては、貯槽
内の温度測定用の温度センサを備えているので、貯槽内
の温度変化により超音波の音速が変化しても、温度セン
サで測定した温度情報を演算・制御・電源部に送り、演
算・制御・電源部で被測定物の残量の温度変化による誤
差を補正するので、精度の高い残量検出を行うことがで
きる。

【００４６】請求項６の残量検出装置においては、通信
手段を備えているので、遠隔地からでも貯槽内の被測定
物の残量情報やセキュリティ情報などを監視することが
できる。

【００４７】請求項７の残量検出装置においては、貯槽
内の被測定物の残量が残量検出装置に設定してある設定
値以下になったり、貯槽および残量検出装置のセキュリ
ティに異常が発生したりした場合に、警告音、警告ラン
プ等で表示部に表示し、また遠隔地にある集中監視セン
タなどに警告を送ることができ、貯槽内の被測定物の残
量切れや、セキュリティの異常の発生にも、早急に対応
できる。

【００４８】また、請求項８の残量検出装置の取付方法
においては、被測定物を貯蔵している貯槽が予め備えて
いるフランジ取付部に対して残量検出装置のフランジを
取り付けるため、貯槽に残量検出装置取り付け用の改造
や、取り付け治具などが不要になり、既存の貯槽をその
ままの状態で使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例である残量検出装置の断
面図である。

【図２】超音波送信器と超音波受信器を一体化したこの
発明の第２実施例である残量検出装置の断面図である。

【図３】温度センサを備えた、この発明の第３実施例で
ある残量検出装置の断面図である。

【図４】図１に示す残量検出装置の使用例を示す断面図
である。

【図５】貯槽に残量検出装置を取り付ける取付方法の一
例を示す断面図である。

【符号の説明】

２００ 超音波送信器 ３００ 超音波受信器 ４００ 超音波送受信器 １ フランジ １ａ 取付孔 １ｂ 取付孔 １ｃ 固定孔 ２ 超音波送信部材 ３ 超音波受信部材 ４ パッキン（緩衝材） ５ 押さえプレート ６ ボルト ７ 超音波変換素子 ８ 超音波変換素子 ９ リード線 １０ 演算・制御・電源部 １１ 緩衝部材 １２ 超音波送受信部材 １３ 超音波変換素子 １４ 温度センサ ２０ 貯槽 ２０ａ 貯槽の開口部 ２１ 被測定物の液層 ２２ 気層 ２３ 被測定物の液面 ２４ フランジ取付部 ２５ パッキン ２７ 超音波 ３０ 表示部 ３１ 無線通信装置（通信手段） ３２ 有線通信装置（通信手段） ３３ 集中監視センタ

フロントページの続き (72)発明者 羽田野 甫 神奈川県藤沢市鵠沼松が岡５−11−16 Ｆターム(参考） 2F014 AA04 AB01 AB02 AC02 FB01 3E072 GA02

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波送信器より送信された超音波が貯
   槽内の被測定物の表面で反射され、超音波受信器で受信
   されるまでにかかった時間より被測定物の残量を検出す
   る残量検出装置において、前記超音波送信器と前記超音
   波受信器を、前記貯槽の開口部を閉塞するフランジに取
   り付けたことを特徴とする、貯槽の残量検出装置。
2. 【請求項２】 前記超音波送信器と前記超音波受信器を
   一体化してフランジに取り付けたことを特徴とする、請
   求項１に記載の貯槽の残量検出装置。
3. 【請求項３】 前記超音波送信器および前記超音波受信
   器を、緩衝材を介してフランジに取り付けたことを特徴
   とする、請求項１または２に記載の貯槽の残量検出装
   置。
4. 【請求項４】 前記超音波送信器および前記超音波受信
   器を、前記フランジの取付孔に緩衝材を介して嵌合させ
   て一部をフランジの下面より突出させたことを特徴とす
   る、請求項３に記載の貯槽の残量検出装置。
5. 【請求項５】 前記貯槽内の温度変化による被測定物の
   液面情報の誤差を補正するための温度センサを備えたこ
   とを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の貯槽
   の残量検出装置。
6. 【請求項６】 検出した被測定物の残量情報やセキュリ
   ティ情報などを遠隔送信するための通信手段を備えてい
   ることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の
   貯槽の残量検出装置。
7. 【請求項７】 検出した残量が設定値以下になったり、
   セキュリティに異常が発生したりした場合などの警告を
   行うための警告手段を備えたことを特徴とする、請求項
   １〜６のいずれかに記載の貯槽の残量検出装置。
8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれかに記載の残量検
   出装置を貯槽に取り付ける取付方法であって、前記フラ
   ンジを前記貯槽の開口部に設けられているフランジ取付
   部に取り付けることを特徴とする、残量検出装置の取付
   方法。