JP2005265625A - Liquefied gas storage tank and method for detecting remaining amount of liquefied gas - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、液化ガスを供給するためのバルクタンクなどの据置型の貯蔵タンクにおいて、液化ガスの残量を外部から検出する方式の改良に関する。 The present invention relates to an improvement in a method for detecting the remaining amount of liquefied gas from the outside in a stationary storage tank such as a bulk tank for supplying liquefied gas.
民生用液化LPガスの供給方式として、従来の小型のタンクを用い、空になるごとにタンクを交換する交換方式に加えて、据置型の大型タンク(バルクタンク)を用い、残量が少なくなってきたときタンクローリー車によって液化LPガスを補充するバルク方式が行われるようになってきた。このバルク方式において、大型の貯蔵タンクは、設置場所の節約のため、その頂部を除く大部分を地中に埋設して設置される場合が多い。 As a method for supplying liquefied LP gas for consumer use, a conventional large-sized tank (bulk tank) is used in addition to a conventional small-sized tank, and the tank is replaced every time it is empty. In the meantime, a bulk system in which liquefied LP gas is replenished by a tank truck has come to be performed. In this bulk system, large storage tanks are often installed with most of the storage tanks buried in the ground to save installation space.
このバルク方式では、貯蔵タンクにガスを補充する時期を知ることが必要であるため、タンク内の液化LPガスの残量を常時または定期的に測定する必要がある。従来、タンク内の液化LPガスの残量を測定する方式としては、タンク内の液化ガスに浮かべた浮子でメータを回転させるフロート式液面計(たとえば、特許文献1の従来技術)が一般的であったが、近年電気的に残量を測定する方式として、タンク底面から超音波を放射し、液化ガスの液面で反射して返ってくるまでの時間に基づいて残量を計測する超音波方式(たとえば特許文献2)、タンク底面に取り付けられた歪みゲージによって液化ガスの残量を検出する歪みゲージ方式(たとえば特許文献1)、タンクの側面を打撃し、そのときの共鳴周波数に基づいて液化ガスの残量を検出する打撃方式(たとえば特許文献3)などの方式が提案されている。
しかしながら、従来のフロート式液面計は、フロートの上下動を回転動作に変換してメータを動かす機構が複雑であるため壊れやすく、壊れてしまうと、液化ガスの残量の検出ができないという問題点があった。 However, the conventional float type liquid level gauge is fragile because the mechanism for moving the meter by converting the vertical movement of the float into a rotational motion is complicated, and if it breaks, the remaining amount of liquefied gas cannot be detected. There was a point.
また、上記超音波方式、歪みゲージ方式は、超音波振動子、歪みゲージを貯蔵タンクの底面に設置する必要があるが、貯蔵タンクを地中に埋設した場合、超音波振動子や歪みゲージも地中に埋めなければならず、設置が容易でないうえ、掘り出さなければメンテナンスができないため、故障対応が困難であるという問題点があった。また、上記打撃方式も、タンクの側面を打撃してタンクの共鳴周波数を検出し、これに基づいて液化ガスの残量を測定するものであるため、タンクを地中に埋設してしまうと打撃ができないうえ、地中に埋まっているタンクは殆ど振動しないため、共鳴周波数の検出は不可能であった。 In addition, the ultrasonic method and strain gauge method require that an ultrasonic transducer and strain gauge be installed on the bottom surface of the storage tank. There is a problem that it is difficult to deal with failures because it must be buried in the ground, and installation is not easy, and maintenance is not possible unless it is dug. Also, the above-mentioned striking method is to strike the side of the tank to detect the tank resonance frequency and to measure the remaining amount of liquefied gas based on this, so that if the tank is buried in the ground, the striking In addition, since the tank buried in the ground hardly vibrates, it was impossible to detect the resonance frequency.
この発明は、貯蔵タンクが地中に埋設されていても、液化ガスの残量を容易に検出することができ、且つメンテナンスが容易な液化ガス貯蔵タンクおよび液化ガスの残量測定方法を提供することを目的とする。 The present invention provides a liquefied gas storage tank capable of easily detecting the remaining amount of liquefied gas even when the storage tank is buried in the ground, and a method for measuring the remaining amount of liquefied gas. For the purpose.
(1)この発明は、タンク上面からタンク内の底面付近へ設けられたガス取出管の上端部に、流出するガスによって振動し、前記ガス取出管内の気柱の長さに共振するリードを設けたことを特徴とする。 (1) In the present invention, a lead that vibrates due to the outflowing gas and resonates with the length of the air column in the gas extraction pipe is provided at the upper end of the gas extraction pipe provided near the bottom surface of the tank from the upper surface of the tank. It is characterized by that.
(2)この発明は、(1)に記載の液化ガス貯蔵タンクを用い、この前記リードの振動周波数をタンク外部から測定し、この振動周波数に基づいて前記ガス取出管内の気柱の長さを検出し、この気柱の長さに基づいて液体ガスの残量を検出することを特徴とする。 (2) This invention uses the liquefied gas storage tank described in (1), measures the vibration frequency of the lead from the outside of the tank, and determines the length of the air column in the gas extraction pipe based on the vibration frequency. Detecting and detecting the remaining amount of liquid gas based on the length of the air column.
上記(1)、(2)の発明では、タンクから流出するガスによってリードが振動するため、打撃装置などの強制的に振動を発生させる手段が不要である。また、リードがバルブ付近に設けられているため、タンクが地中に埋設されていても、バルブさえ地表にでていれば、そこからリードの振動周波数を測定することができる。 In the above inventions (1) and (2), the reed vibrates due to the gas flowing out of the tank, so that means for forcibly generating vibration such as a striking device is unnecessary. Further, since the lead is provided in the vicinity of the valve, even if the tank is buried in the ground, the vibration frequency of the lead can be measured from the surface as long as the valve is exposed on the ground surface.
(3)この発明は、タンク内部に、上端部に小孔が開設されたパイプを、上端をタンク内壁に接着し、下端を開放して、設けたことを特徴とする。 (3) The present invention is characterized in that a pipe having a small hole at the upper end is provided inside the tank, with the upper end bonded to the tank inner wall and the lower end opened.
(4)この発明は、(3)に記載の液化ガス所蔵タンクを用い、前記パイプの接着部に対してタンク外面から振動を与え、この振動が前記パイプ内の気柱で共鳴して反響してくる周波数をタンク外部で測定し、この共鳴周波数に基づいて前記パイプ内の気柱の長さを検出し、この気柱の長さに基づいて液体ガスの残量を検出することを特徴とする。 (4) The present invention uses the liquefied gas holding tank described in (3), and gives vibration from the outer surface of the tank to the bonded portion of the pipe, and this vibration resonates and resonates in the air column in the pipe. The frequency coming is measured outside the tank, the length of the air column in the pipe is detected based on the resonance frequency, and the remaining amount of liquid gas is detected based on the length of the air column. To do.
上記(3)、(4)の発明では、貯蔵タンクが、内部にパイプを設けたのみの構成であるため、構造が簡単で可動部がなく故障する心配がない。また、タンク内部のパイプ内の気柱の共鳴周波数を測定する方式であるため、貯蔵タンクが地中に埋設されていても気柱の共鳴振動に影響がなく、タンクの頂部が地表に出ていれば測定が可能である。 In the inventions of the above (3) and (4), since the storage tank has a configuration in which only a pipe is provided inside, the structure is simple, there is no movable part, and there is no fear of failure. In addition, since the resonance frequency of the air column in the pipe inside the tank is measured, there is no effect on the resonance vibration of the air column even if the storage tank is buried in the ground, and the top of the tank is exposed to the ground surface. Measurement is possible.
(5)この発明は、タンク内部に、上端をタンク内壁に固着された振動片を設けたことを特徴とする。 (5) The present invention is characterized in that a vibrating piece having an upper end fixed to the inner wall of the tank is provided inside the tank.
(6)この発明は、(5)に記載の発明において、前記振動片を音叉状にしたことを特徴とする。 (6) The present invention is characterized in that, in the invention described in (5), the resonator element has a tuning fork shape.
(7)この発明は、(6)、(7)に記載の発明において、タンク上面に貫通孔を開設し、この貫通孔に前記振動片をその上端がタンク外部に残るように挿通したのち、前記貫通孔が塞がるように前記振動片とタンク上面とを接着固定したことを特徴とする。 (7) This invention, in the invention according to (6), (7), after opening a through hole on the tank upper surface, after inserting the vibrating piece through the through hole so that its upper end remains outside the tank, The vibrating piece and the upper surface of the tank are bonded and fixed so that the through hole is closed.
(8)この発明は、(5)、(6)、(7)に記載の液化ガス貯蔵タンクを用い、タンク外部から加振することにより前記振動片を振動させ、この振動周波数をタンク外部で測定し、この測定された振動周波数に基づいて前記振動片のうち液体ガスに浸かっている長さを検出し、この液体ガスに浸かっている長さに基づいて液体ガスの残量を検出することを特徴とする。 (8) The present invention uses the liquefied gas storage tank described in (5), (6), (7), vibrates the vibrating piece by vibrating from the outside of the tank, and sets the vibration frequency outside the tank. Measure, detect the length of the vibrating piece immersed in the liquid gas based on the measured vibration frequency, and detect the remaining amount of the liquid gas based on the length immersed in the liquid gas It is characterized by.
(9)この発明は、タンク内部に、上端をタンク内壁に固着されたそれぞれ異なる長さの複数の振動片を設けたことを特徴とする。 (9) The present invention is characterized in that a plurality of vibrating pieces having different lengths, each having an upper end fixed to the inner wall of the tank, are provided inside the tank.
(10)この発明は、(9)に記載の液化ガス貯蔵タンクを用い、
タンク外部から加振することにより前記複数の振動片を振動させ、この振動をタンク外部から検出し、この測定された振動の周波数成分に基づいて前記複数の振動片のうちどの振動片が振動しているかを検出し、振動している振動片の長さに基づいて液体ガスの残量を検出することを特徴とする。
(10) The present invention uses the liquefied gas storage tank according to (9),
The vibration pieces are vibrated by oscillating from the outside of the tank, the vibrations are detected from the outside of the tank, and which of the plurality of vibration pieces vibrate based on the measured frequency component of the vibration. And the remaining amount of liquid gas is detected based on the length of the vibrating piece.
上記(5)〜(10)の発明では、貯蔵タンクが、内部に振動片を設けたのみの構成であるため、構造が簡単で可動部がなく故障する心配がない。また、加振によってタンク内部の振動片を振動させ、その振動周波数を測定する方式であるため、貯蔵タンクが地中に埋設されていても振動片の振動に影響がなく、タンクの頂部が地表に出ていれば測定が可能である。 In the inventions of the above (5) to (10), since the storage tank has a configuration in which only the vibrating piece is provided inside, the structure is simple, there is no movable part, and there is no fear of failure. In addition, since the vibration piece inside the tank is vibrated by vibration and the vibration frequency is measured, there is no effect on the vibration of the vibration piece even if the storage tank is buried in the ground. Measurement is possible if it appears in
(11) この発明は、半径が短く中心角の大きい扇形と半径が長く中心角の小さい扇形を頂点が一致するように重ね合わせて形成された反射体を、その頂点をタンク上端に固着してタンク内部に設けたことを特徴とする。 (11) In the present invention, a reflector formed by superimposing a sector having a short radius and a large central angle and a sector having a long radius and a small central angle so that the vertices coincide with each other is fixed to the upper end of the tank. It is provided inside the tank.
(12) この発明は、(11)に記載の発明において、タンク上面に貫通孔を開設し、この貫通孔に前記反射体の頂点を挿通したのち、前記貫通孔が塞がるように前記反射体とタンク上面とを接着固定したことを特徴とする。 (12) This invention is the invention described in (11), wherein a through hole is formed in the upper surface of the tank, and after inserting the apex of the reflector into the through hole, the reflector is closed so that the through hole is closed. The tank upper surface is bonded and fixed.
(13) この発明は、(11)または(12)に記載の発明において、前記反射体は、液化LPガスとほぼ同一の超音波インピーダンスを有するもので構成されていることを特徴とする。 (13) This invention is characterized in that, in the invention described in (11) or (12), the reflector has an ultrasonic impedance substantially the same as that of the liquefied LP gas.
(14) この発明は、(11)、(12)または(13)に記載の液化ガス貯蔵タンクを用い、タンク外部から前記反射体の頂点に対してパルス信号を印加し、このパルス信号が前記反射体の複数の扇形の円弧部によって反射された反射波をタンク外部から検出し、この測定された反射波の強度に基づいて前記複数の円弧部のうちどの円弧部が液化ガス中にあるかを検出し、これに基づいて液体ガスの残量を検出することを特徴とする。 (14) This invention uses the liquefied gas storage tank according to (11), (12) or (13), applies a pulse signal to the apex of the reflector from the outside of the tank, and the pulse signal is The reflected waves reflected by the plurality of fan-shaped arcs of the reflector are detected from the outside of the tank, and which of the plurality of arcs is in the liquefied gas based on the measured reflected wave intensity , And the remaining amount of liquid gas is detected based on this.
上記(11)〜(14)の発明では、反射体の境界面の反射率が、その境界面が液中にある場合よりも空中にある場合のほうが大きいことを利用しており、反射体に複数段の境界面(扇形の円弧部)を設け、この反射体の内部にパルス信号を発射して各境界面での反射強度を検出し、その反射強度に基づいてどの円弧部が空中にあってどの円弧部が液化ガス中にあるかを割り出す。 In the inventions of the above (11) to (14), it is utilized that the reflectance of the boundary surface of the reflector is larger when the boundary surface is in the air than when the boundary surface is in the liquid. A multi-step boundary surface (fan-shaped arc portion) is provided, a pulse signal is emitted inside the reflector to detect the reflection intensity at each boundary surface, and which arc portion is in the air based on the reflection intensity. Determine which arc part is in the liquefied gas.
(15) この発明は、タンク上面内壁から下方へ伸びる棒状の反射体をタンク内部に設け、この反射体に対向するタンク上面外壁に、超音波振動子を、送信した超音波ビームが前記反射体内で繰り返し反射して返ってくる角度で取り付けるための凸部を設けたことを特徴とする。 (15) According to the present invention, a rod-like reflector extending downward from the inner wall of the tank upper surface is provided inside the tank, an ultrasonic vibrator is provided on the outer wall of the tank upper surface facing the reflector, and the transmitted ultrasonic beam is transmitted through the reflector. And a convex portion for attaching at an angle that is repeatedly reflected and returned.
(16) この発明は、(15)に記載の発明において、前記反射体が、液化LPガスとほぼ同一の超音波インピーダンスを有するもので構成されていることを特徴とする。 (16) The present invention is characterized in that, in the invention described in (15), the reflector has an ultrasonic impedance substantially the same as that of the liquefied LP gas.
(17) この発明は、(15)または(16)に記載の液化ガス貯蔵タンクを用い、前記凸部に取り付けた超音波振動子から、前記反射体に対して超音波信号を印加し、この超音波信号が前記反射体で繰り返し反射して返ってきた信号を受信し、この受信信号の強度に基づいて液体ガスの残量を検出することを特徴とする。 (17) This invention uses the liquefied gas storage tank according to (15) or (16), applies an ultrasonic signal to the reflector from an ultrasonic vibrator attached to the convex portion, and A signal obtained by repeatedly reflecting an ultrasonic wave signal from the reflector is received, and the remaining amount of liquid gas is detected based on the intensity of the received signal.
上記(15)〜(17)の発明では、反射体の境界面の反射率が、その境界面が液中にある場合よりも空中にある場合のほうが大きいことを利用しており、棒状の反射体の内部に超音波信号を印加し、反射体内部壁面で複数回繰り返し反射して返ってきた信号の強度を観察し、この強度(減衰度)によって繰り返し反射のうち何回が空中反射で何回が液中反射であるかを割り出し、これに基づいて液化LPガスの残量を検出する。 In the inventions of the above (15) to (17), it is utilized that the reflectance of the boundary surface of the reflector is larger when the boundary surface is in the air than when the boundary surface is in the liquid. An ultrasonic signal is applied to the inside of the body, and the intensity of the signal that has been repeatedly reflected on the inner wall of the reflector is observed, and this intensity (attenuation) determines how many of the repeated reflections are reflected in the air. It is determined whether the time is reflection in the liquid, and based on this, the remaining amount of liquefied LP gas is detected.
以上のようにこの発明によれば、液化ガスの残量、すなわち液面の高さを外部から種々の振動で検出することができるため、タンク内部の機構が故障して残量を検出できなくなることがない。 As described above, according to the present invention, since the remaining amount of the liquefied gas, that is, the height of the liquid level can be detected from the outside by various vibrations, the mechanism inside the tank fails and the remaining amount cannot be detected. There is nothing.
外部上面から簡略な操作で検出できるため、タンクが土中に埋設されている場合でも、設置および測定が容易で、土中に検出部を埋設する必要がないため、メンテナンスが簡単である。 Since it can be detected from the external upper surface by a simple operation, even when the tank is buried in the soil, it is easy to install and measure, and it is not necessary to embed the detector in the soil, so maintenance is easy.
図面を参照してこの発明の実施形態について説明する。図1は、この発明の第1の実施形態である液化LPガスバルクタンクおよびLPガスの残量測定システムの構成を示す図である。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a liquefied LP gas bulk tank and an LP gas remaining amount measuring system according to a first embodiment of the present invention.
LPガスバルクタンク本体(以下単に「タンク本体」という)1は、500kg〜1t程度のLPガス6を貯蔵するための横円筒状の鋼製のタンクであり、その頂部を除いて地中に埋設されている。地表に現れている頂部の中央にはバルブ3が設けられている。このバルブ3には、LPガス6を各住戸に供給するための配管5が接続されている。
The LP gas bulk tank main body (hereinafter simply referred to as “tank main body”) 1 is a horizontal cylindrical steel tank for storing
バルブ3が取り付けられているバルブ穴1aには、タンク内部(真下)に向けてガス取出管2が溶接で取り付けられており、そのの端部は、タンク1の内部の底面付近にまで伸びている。ガス取出管2の上端部にはリード4が設けられている。このリード4は、LPガスがタンク本体1から流出するときの気流によって振動する。バルブ3は、通常は開の状態に維持されており、配管5に接続されている機器の使用に応じて、タンク本体1の内部からガス取出管2、バルブ3、配管5を介してLPガス6が供給される。すなわち、その供給量のガスがガス取出管2に設けられているリード4に流れることになる。
A
このリード4の振動周波数は、ガス取出管2中の気柱の長さ、すなわち、リード4と液化LPガス6の液面6sとの距離によって決定される。すなわち、タンク内において、液化LPガス6の残量が多く液面6sが高いときは、リードと液面との距離が短いため高い音が鳴り、液化LPガス6の残量が少なく液面6sが低いときは、リードと液面との距離が長いため低い音が鳴る。このように、共振周波数は、液化LPガス6の液面6sの高さと関数的な関係にあるため、リード4の振動周波数を測定することによって、この周波数に基づいて液面6sの高さを割り出すことができ、タンク本体1の形状は既知であるため、このタンクの内面形状を表す残量計算式に、この液面高さの値を代入することで、タンク1内の液化LPガス6の残量を算出することができる。
The vibration frequency of the
そこで、この実施形態では、リード4の振動周波数を検出し、これに基づいて液化LPガス6の残量を測定するための残量測定装置10を外付けしている。残量測定装置10は、タンク外部の前記バルブ3付近に取り付けられた振動センサ11、および、A/Dコンバータ12、DSP13、コントローラ14、通信制御部15、表示部16からなっている。A/Dコンバータ12、DSP13、コントローラ14、通信制御部15、表示部16は、前記振動センサ11と一体に設けても、別の筐体に収納しておき、ケーブルで振動センサ11と接続するようにしてもよい。
Therefore, in this embodiment, a remaining
上記残量測定装置10において、振動センサ11がリード4の振動を検出して電気信号に変換し、A/Dコンバータ12は、この電気信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングしてデジタル信号に変換する。このデジタル信号はDSP13に入力される。
In the remaining
DSP13は、この信号の周波数を検出するとともに、この振動周波数およびタンク本体1内部の気圧(ガス圧)等に基づいて気柱の長さLを算出する。そして、この気柱の長さをタンク本体1の内径から減算することによって液化LPガスの液面の高さを検出し、この液面高さの値をタンクの内面形状を表す残量計算式に代入して演算することにより、液化LPガス6の残量を算出する。なお、タンク本体1の内部ガス圧は温度によって変動するため、測定の精度を高めるためには、上記気柱の長さを算出するときに温度補正を行えばよい。
The
コントローラ14は、DSP13から液化LPガス6の残量データを受け取り、これを表示部16に表示するとともに、通信制御部15を介して所定の通知先に通知する。所定の通知先とはたとえば、リモートの監視センタなどである。
The
なお、この実施形態では、残量測定装置10をタンク1に対して常時設置しておくようにしているが、この残量測定装置10を可搬の装置に構成し、測定するときのみ係員がタンク1に設置して動作させるようにしてもよい。
In this embodiment, the remaining
また、この実施形態では、リード4をガス取出管2の上端部に設けるようにしているが、リード4をフロート状にしてガス取出管2内で液化LPガス6の液面6aに浮かべるようにしてもよい。
In this embodiment, the
なお、上記装置で用いるリード4は、ハーモニカやサクソフォンのリードのような板状であってもよいし、フルートやリコーダに見られるような空気を直接振動させるいわゆるエアリードでもよい。
The
<第2実施形態>
図2は、この発明の第2の実施形態である液化LPガスバルクタンクを示す図である。この図は、タンク本体1の主要部の構成を示している。この図では、バルブ部分を示していないが、バルブ3付近の構造および残量測定装置10は図1に示したものとほぼ同様である。
Second Embodiment
FIG. 2 is a view showing a liquefied LP gas bulk tank according to a second embodiment of the present invention. This figure shows the configuration of the main part of the tank body 1. In this figure, the valve portion is not shown, but the structure near the
この実施形態では、タンク本体1の内部に共鳴パイプ20を設けている。この共鳴パイプ20は、その上端がタンク本体1の内壁の天井面に溶接固定され、その下端はタンク本体1内部の底面付近で開口している。共鳴パイプ20は、下端のみ液化LPガス6内に開口しており上端はタンク内に開口していないが、共鳴パイプ20内もタンク本体1内でも同じ圧力で上部の気化ガスと液化ガス6の液位が拮抗するため、共鳴パイプ20内の液位もタンク本体1の他の場所の液位も常に同じに保たれる。
In this embodiment, a
上記のようにタンク本体1の内部に共鳴パイプ20を設けることにより、外部(タンク上部)から加振することにより、タンク内部の気化ガスが振動し、この振動が共鳴パイプ20内で共鳴する。このときの共鳴周波数は、パイプ20内の気柱長Lに反比例する(共鳴波長がパイプ20内の気柱長Lに比例する。この気柱内での共鳴は両方が節となる閉管振動で共鳴する。外部からこの共鳴振動を検出して、その周波数を測定することにより、前記気柱長Lを割り出すことができ、この気柱長Lをタンク本体1の内径(2d)から減算することによって、液面高さを求めることができる。そして、この液面高さをタンクの内面形状を表す残量計算式に代入することによって、液化LPガス6の残量を算出することができる。
By providing the
この液化LPガス6の残量測定のための残量測定装置は、図1に示したものと同様の構成でよい。また、加振手段21は、電磁ソレノイドなど電気的に自動的に駆動可能なものであってもよく、ハンマーなどで係員が手動で加振するものであってもよい。
The remaining amount measuring device for measuring the remaining amount of the liquefied
振動センサ11は、タンク本体1上面に設置され、共鳴パイプ20内の気柱の共鳴振動をタンク本体1の壁面を介して受信し電気信号に変換する。A/Dコンバータ12が、この電気信号をデジタル信号に変換してDSP13に入力する。DSP13は、この信号の周波数を検出するとともに、この振動周波数およびタンク本体1内部の気圧等に基づいて気柱の長さLを算出する。そして、この気柱の長さをタンク本体1の内径から減算することによって液化LPガスの液面の高さを検出する。この液面の高さをタンクの内面形状を表す残量計算式に代入して演算することにより、液化LPガス6の残量を算出する。コントローラ14は、DSP13から液化LPガス6の残量データを受け取り、これを表示部16に表示するとともに、通信制御部15を介して所定の通知先に通知する。所定の通知先とはたとえば、リモートの監視センタなどである。
The
<第3実施形態>
図3は、この発明の第3の実施形態である液化LPガスバルクタンクを示す図である。この図は、タンク本体1の主要部の構成を示している。この図では、バルブ部分を示していないが、バルブ3付近の構造および残量測定装置10は図1に示したものとほぼ同様である。
<Third Embodiment>
FIG. 3 is a view showing a liquefied LP gas bulk tank according to a third embodiment of the present invention. This figure shows the configuration of the main part of the tank body 1. In this figure, the valve portion is not shown, but the structure near the
この実施形態では、タンク本体1内部の天井面に、鉄棒である振動片22が溶接固定されている。この振動片22は、タンク本体1に穿設された小孔1bに挿通固定され、その上端部がタンク本体1外に突出した状態で、タンク本体1に溶接固定されている。振動片22は、タンク本体1内で真下に向けて設置されており、その先端(下端)は、タンク本体1内の底面付近に達しており、振動片22の先端部は、タンク本体1内の液化LPガス6の液面6aの高さに応じた長さだけ液化LPガス6に浸かっている。
In this embodiment, a vibrating
振動片22は、外部から加振することにより振動するが、その振動は、液化LPガス6中にある先端部分の振動と気化ガス中にある他の部分の振動との組み合わせにより、複雑な形態の振動になる。したがって、外部からこの振動波形を検出し、その周波数成分を解析することによって、振動片22のうちどれだけの長さが液化LPガス6に浸かっているかを割り出すことができ、これに基づいて液化LPガス6の液面6aの高さを算出し、これをタンクの内面形状を表す残量計算式に代入することによって液化LPガス6の残量を測定することができる。
The
この液化LPガス6の残量測定のための残量測定装置10は、図2に示したものと同様の構成でよい。また、加振手段21は、電磁ソレノイドなど電気的に自動的に駆動可能なものであってもよく、ハンマーなどで係員が手動で加振するものであってもよい。また、この実施形態の振動片22は、その上端部がタンク外に突出しているため、加振手段21は、この突出部を打撃して振動片22を振動させるものであればよい。
The remaining
振動センサ11は、タンク本体1上面に設置され、振動片22の振動をタンク本体1の壁面を介して受信し電気信号に変換する。A/Dコンバータ12が、この電気信号をデジタル信号に変換してDSP13に入力する。DSP13は、この信号の周波数成分をFFTなどで分析するとともに、この振動周波数成分に基づいて、振動片22のうちどれだけが液化LPガス6に浸かっているか、すなわち空中で振動している長さと液中で振動している長さを算出する。そして、これに基づいて液化LPガスの液面の高さを検出し、この液面の高さをタンクの内面形状を表す残量計算式に代入して演算することにより、液化LPガス6の残量を算出する。コントローラ14は、DSP13から液化LPガス6の残量データを受け取り、これを表示部16に表示するとともに、通信制御部15を介して所定の通知先に通知する。所定の通知先とはたとえば、リモートの監視センタなどである。
The
この実施形態では、振動片22の端部がタンク外部(上部)に突出しているので、加振が効率的に行われるとともに、固体の振動であるため、気柱の共鳴振動よりも温度変化が少なく、温度補正の必要が少ない。
In this embodiment, since the end of the vibrating
なお、振動片22を円筒形にすれば、図2に示した共鳴筒を兼ねさせることもでき、振動片としての振動と内部の気柱の共鳴振動の両方に基づいて液面の高さを検出することができる。
If the
<第4実施形態>
図4は、この発明の第4の実施形態である液化LPガスバルクタンクを示す図である。この実施形態は、図3に示した第3の実施形態の変形例であり、振動片22を音叉形にしたことを特徴としている。このように音叉形の振動片22′を備えたことにより、加振により振動片22′に与えられたエネルギが消耗することなく、振動が継続し、振動センサ11による波形データの取り込みが容易になるという利点がある。
<Fourth embodiment>
FIG. 4 is a view showing a liquefied LP gas bulk tank according to a fourth embodiment of the present invention. This embodiment is a modification of the third embodiment shown in FIG. 3, and is characterized in that the
<第5実施形態>
図5は、この発明の第5の実施形態である液化LPガスバルクタンクを示す図である。この実施形態は、図3に示した第3の実施形態の変形例であり、長さの違う複数の振動片22−1〜nをタンク本体1内部の天井面から下向けに設けたものである。液面の高さが高いときは、振動片22−1〜nの先端部は、全て液化LPガス中に浸かっているが、液面が下がるにつれて、振動片22−1から順番に空中(気化ガス中)に出てくる。振動片は、先端が液化LPガス6中に浸かっている場合よりも、先端まですべてが空中(気化ガス中)にあるほうが振動しやすく、その振動が持続するものである。したがって、このように長さの違う複数の振動片22−1〜nを内部に有するタンク本体1を外部から加振し、内部で振動している振動片の周波数を外部から観測することにより、どの振動片がよく振動しているかを検出することができ、そのよく振動している振動片のうち最も長いものとその次に長いものとの間に液面があるということを割り出すことができる。
<Fifth Embodiment>
FIG. 5 is a view showing a liquefied LP gas bulk tank according to a fifth embodiment of the present invention. This embodiment is a modification of the third embodiment shown in FIG. 3, in which a plurality of vibrating pieces 22-1 to 2-n having different lengths are provided downward from the ceiling surface inside the tank body 1. is there. When the liquid level is high, the tip portions of the vibrating pieces 22-1 to 2-n are all immersed in the liquefied LP gas, but as the liquid level decreases, the vibrating pieces 22-1 are sequentially in the air (vaporization). In the gas). The vibrating piece is more likely to vibrate when the tip is immersed in the liquefied
この実施形態においても、液化LPガス6の残量測定のための残量測定装置10は、図3に示したものと同様の構成でよい。また、加振手段21は、電磁ソレノイドなど電気的に自動的に駆動可能なものであってもよく、ハンマーなどで係員が手動で加振するものであってもよい。
Also in this embodiment, the remaining
振動センサ11は、タンク本体1上面に設置され、前記複数の振動片22−1〜nの振動をタンク本体1の壁面を介して受信し電気信号に変換する。A/Dコンバータ12が、この電気信号をデジタル信号に変換してDSP13に入力する。DSP13は、この信号の周波数成分をFFTなどで分析し、この振動周波数成分に基づいて、振動片22−1〜nのうち何番までの振動片が空中にあり、何番からの振動片が液化LPガス6に浸かっているかを割り出す。そして、これに基づいて液化LPガスの液面の高さを割り出し、この液面の高さを所定の残量計算式に代入して演算することにより、液化LPガス6の残量を算出する。コントローラ14は、DSP13から液化LPガス6の残量データを受け取り、これを表示部16に表示するとともに、通信制御部15を介して所定の通知先に通知する。所定の通知先とはたとえば、リモートの監視センタなどである。
The
この実施形態では、気化ガス中でよく振動する振動片22の音を検出すればよいため、振動センサ11の感度を落とすことができ、また外部ノイズにつよいという利点がある。
In this embodiment, since it is only necessary to detect the sound of the vibrating
<第6実施形態>
図6は、この発明の第6の実施形態である液化LPガスバルクタンクを示す図である。また、図7は、この実施形態における超音波エコーの時間分布を示す図である。
<Sixth Embodiment>
FIG. 6 is a view showing a liquefied LP gas bulk tank according to a sixth embodiment of the present invention. FIG. 7 is a diagram showing a time distribution of ultrasonic echoes in this embodiment.
この実施形態は、タンク本体1内部に、タンクの天井部から下に向けて反射体25が設けられている。この反射体25は上端から入射した超音波を下端および途中で反射して再度上端に導くためのものであり、それぞれ半径および中心角(開角)の異なる扇形を頂点(円弧の中心)を一致させて重ね合わせた形状になっている。この実施形態では、25−1〜25−5の5つの扇形が重ね合わされている。このうち、25−1が一番半径が長くて中心角が小さく、24−2、25−3、25−4となるにしたがって、徐々に半径が短く中心角が大きくなってゆく。そして25−5が一番半径が短く中心角が大きい。なお、以下の説明では、扇形の円弧部を扇形と同じ番号(25−1〜5)で示すものとする。
In this embodiment, a
この反射体25は、タンク本体1の上端部に穴を開設し、この穴に溶接で固着・密閉されている。タンク内の液化ガスの残量を測定するとき、タンク本体1外部の反射体25の上端(頂点)に密着して送信用超音波振動子23および受信用超音波振動子24が設けられ、送信用超音波振動子23に超音波パルスが印加される。この超音波パルスが前記扇形の円弧部で反射して受信用超音波振動子24によって受信される。扇形の半径部分(25−11〜15)は、超音波の伝搬方向に平行であるためここでの反射はおこらない。
The
反射パルスの受信強度は距離に反比例するが、扇形の円弧部が空中(気化ガス中)にある場合には反射率が高く、扇形の円弧部が液化ガス中にある場合は反射率が低いため、扇形の円弧部が空中にある場合と液化ガス中にある場合の扇形の半径による反射強度の変化は、図7の曲線示すようなものになる。 The reflected pulse reception intensity is inversely proportional to the distance, but the reflectivity is high when the fan-shaped arc is in the air (in vaporized gas), and the reflectivity is low when the fan-shaped arc is in liquefied gas. The change in the reflection intensity due to the radius of the sector when the sectoral arc portion is in the air and in the liquefied gas is as shown by the curve in FIG.
なお、自由空間であれば反射強度は距離の2乗に反比例するが、反射体25では超音波の伝搬方向が規制されているため、自由空間とは異なる値となる。
In the free space, the reflection intensity is inversely proportional to the square of the distance. However, since the propagation direction of the ultrasonic wave is restricted in the
この実施形態では、反射体25は5つの扇形を重ね合わせたものであるため、超音波振動子は5つの反射パルスを受信する。液化ガスの残量が図6のようであり、反射体25は円弧部25−5のみが空中にあり、円弧部25−1〜25−4は液化ガス中にある場合には、図に示すように、円弧部25−5の反射波の受信強度のみが強く、以後の円弧部25−4〜25−1の反射波は弱いものとなる。したがって、受信用超音波振動子24が受信した反射波をA/Dコンバータ12でデジタル信号に変換し、DSP13でその強度を監視することで、液化ガスの残量がどのレベルであるかを検出することができる。なお、受信用超音波振動子24は、扇形の円弧部以外からも弱い反射波を受信するが、これは微弱なものでキャンセルが可能であるため図7では考慮しない。
In this embodiment, since the
図6のブロック図において、コントローラ14は、ドライバ17を駆動して送信用超音波振動子23に超音波パルスを印加し、この超音波パルスを印加(送信)してからの時間を計時している。
In the block diagram of FIG. 6, the
超音波パルスの送信直後から、A/Dコンバータ12は、受信用超音波振動子24が受信した反射波をデジタル信号に変換してDSP13に入力する。DSP13は、このデジタル信号のレベルおよび超音波パルスを発射してからの時間に基づいて円弧部25−1〜25−5からの反射パルスを検出する。そして、そのレベルに基づいて円弧部25−1〜25−5のうち何番までの円弧部が液化LPガス6中にあり、何番からの円弧部が空中に出ているかを割り出す。そして、これに基づいて液化LPガスの液面の高さを割り出し、この液面の高さを所定の残量計算式に代入して演算することにより、液化LPガス6の残量を算出する。コントローラ14は、DSP13から液化LPガス6の残量データを受け取り、これを表示部16に表示するとともに、通信制御部15を介して所定の通知先に通知する。所定の通知先とはたとえば、リモートの監視センタなどである。
Immediately after the transmission of the ultrasonic pulse, the A /
なお、上記振動片22、反射体25は、剛体であれば何でもよいが、ガスに腐食されないことが条件である。通常は金属製、特にタンク本体1と同じ鋼製のものが好適である。
The
なお、この実施形態において、送信用超音波振動子23と受信用超音波振動子24とを1つの超音波振動子で兼用してもよい。
In this embodiment, the transmitting
<第7の実施形態>
次に図8を参照して、この発明の第7の実施形態である液化LPガスバルクタンクについて説明する。この実施形態では、上述した第6の実施形態と同様に超音波振動子から発信した超音波信号の反射波を受信し、その減衰の程度に基づいて液化LPガスの残量を検出する。
<Seventh Embodiment>
Next, a liquefied LP gas bulk tank according to a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the reflected wave of the ultrasonic signal transmitted from the ultrasonic transducer is received as in the sixth embodiment described above, and the remaining amount of liquefied LP gas is detected based on the degree of attenuation.
この実施形態では、タンク本体1内部に、タンクの天井部から下に向けて柱状の反射体26が設けられている。タンク本体1の反射体26形成面の反対側(タンク本体1の外面)には、送信用超音波振動子23′および受信用超音波振動子24′を取り付けるための凸部27が形成されている。
In this embodiment, a
送信用超音波振動子23′は、強指向性の超音波信号を発信する超音波振動子であり、凸部27に取り付けられた状態で、同図のビーム線28に示すような線状の超音波ビームを発信する。受信用超音波振動子24′は反射体26内で反射して返ってきた超音波ビームを受信する素子である。後述の回路部は、受信用超音波振動子24′が受信した超音波ビームの強度に基づいて液化LPガス6の残量を検出する。受信用超音波振動子24′は指向性のものであっても無指向性のものであってもよい。
The transmitting
凸部27の突出角度および反射体26の幅・長さは、送信用超音波振動子23′から出力された超音波ビーム30が同図に示す経路で受信用超音波振動子24′に到達するように決定されている。送信用超音波振動子23′から射出された超音波ビームが受信用超音波振動子24′に到達するまでの反射回数nは任意である。
The protruding angle of the convex portion 27 and the width and length of the
送信用超音波振動子23′から射出された超音波ビーム30は、図示のようにn回反射して受信用超音波振動子24′に到達するが、液化LPガス6の残量によって液中での反射回数mと空中での反射回数(n−m)が決定される。空中では超音波ビーム30はほぼ減衰なく反射されるが、液中では超音波の漏れが大きく反射波が減衰することから、受信用超音波振動子24′が受信した超音波ビーム30の減衰量に基づいて液中での反射回数mを割り出すことができ、これによって液化LPガス6の残量を検出することができる。
The
送信用超音波振動子23′を駆動するドライバ17は、所定のパワーの超音波信号を送信用超音波振動子23′に印加する。送信用超音波振動子23′はこの超音波信号の印加によって超音波ビーム30を射出する。この超音波ビーム30は、反射体26内でm回の液中反射、n−m回の空中反射を繰り返して受信用超音波振動子24′に到達する。受信用超音波振動子24′はこの超音波ビームを受信して電気信号に変換し、A/Dコンバータ12に入力する。A/Dコンバータ12はこの受信超音波信号をデジタル信号に変換してDSP13に入力する。DSP13は、この信号の振幅変化に基づいて、射出されてから受信されるまでの超音波ビーム30の減衰量を割り出し、これに基づいて液化LPガス6の残量を検出する。検出された残量は、コントローラ14によって所定の信号に変換され、通信制御部15によって外部に出力される。
The
なお、この実施形態では、タンク本体1と同一材質(一体成形)で反射体26および凸部27を形成しているが、別に制作してタンク本体1の表面に形成された凸部27の裏側に接着してもよい。この場合に、この反射体26の超音波インピーダンスを液化LPガス残量の検出に最も適した近いものにすればよい。たとえば、超音波インピーダンスが液化LPガス6に近いものにすれば減衰度が大きくなり、残量が少なくなったときの検出精度を向上させることができる。
In this embodiment, the
なお、反射体26の素材としては、固体のほかゲル,液体等を用いることが可能である。ゲル,液体を用いる場合には、反射体の形状をした柔軟な容器にこの素材を収納して反射体26を構成すればよい。
In addition, as a material of the
1…LPガスバルクタンク本体、2…ガス取出管、3…バルブ、4…リード、5…配管、
10…(LPガス)残量測定装置、11…振動センサ、12…A/Dコンバータ、13…DSP、14…コントローラ、15…通信制御部、16…表示部、
17…(超音波振動子)ドライバ、
21…加振手段、
22,22′,22−1〜n…振動片
23,23′…送信用超音波振動子、24,24′…受信用超音波振動子、25…反射体、25−1〜5…円弧部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... LP gas bulk tank main body, 2 ... Gas extraction pipe, 3 ... Valve, 4 ... Lead, 5 ... Piping,
DESCRIPTION OF
17 ... (ultrasonic transducer) driver,
21 ... Excitation means,
22, 22 ′, 22-1 to n ... vibrating
Claims (17)
この前記リードの振動周波数をタンク外部から測定し、この振動周波数に基づいて前記ガス取出管内の気柱の長さを検出し、この気柱の長さに基づいて液体ガスの残量を検出することを特徴とする液化ガスの残量検出方法。 Using the liquefied gas storage tank according to claim 1,
The vibration frequency of the lead is measured from the outside of the tank, the length of the air column in the gas extraction pipe is detected based on the vibration frequency, and the remaining amount of liquid gas is detected based on the length of the air column. A method for detecting a remaining amount of a liquefied gas.
前記パイプの接着部に対してタンク外面から振動を与え、この振動が前記パイプ内の気柱で共鳴して反響してくる周波数をタンク外部で測定し、この共鳴周波数に基づいて前記パイプ内の気柱の長さを検出し、この気柱の長さに基づいて液体ガスの残量を検出することを特徴とする液化ガスの残量検出方法。 Using the liquefied gas holding tank according to claim 3,
A vibration is applied to the bonded portion of the pipe from the outer surface of the tank, and a frequency at which the vibration resonates and resonates with an air column in the pipe is measured outside the tank. Based on the resonance frequency, A method for detecting a remaining amount of liquefied gas, comprising: detecting a length of an air column and detecting a remaining amount of liquid gas based on the length of the air column.
タンク外部から加振することにより前記振動片を振動させ、この振動周波数をタンク外部で測定し、この測定された振動周波数に基づいて前記振動片のうち液体ガスに浸かっている長さを検出し、この液体ガスに浸かっている長さに基づいて液体ガスの残量を検出することを特徴とする液化ガスの残量検出方法。 Using the liquefied gas storage tank according to claim 5, claim 6 or claim 7,
The vibrating piece is vibrated by oscillating from outside the tank, the vibration frequency is measured outside the tank, and the length of the vibrating piece immersed in liquid gas is detected based on the measured vibration frequency. A method for detecting a remaining amount of liquefied gas, wherein the remaining amount of liquid gas is detected based on a length immersed in the liquid gas.
タンク外部から加振することにより前記複数の振動片を振動させ、この振動をタンク外部から検出し、この測定された振動の周波数成分に基づいて前記複数の振動片のうちどの振動片が振動しているかを検出し、振動している振動片の長さに基づいて液体ガスの残量を検出することを特徴とする液化ガスの残量検出方法。 Using the liquefied gas storage tank according to claim 9,
The vibration pieces are vibrated by oscillating from the outside of the tank, the vibrations are detected from the outside of the tank, and which of the plurality of vibration pieces vibrate based on the measured frequency component of the vibration. And detecting the remaining amount of the liquid gas based on the length of the vibrating piece that is vibrating.
タンク外部から前記反射体の頂点に対してパルス信号を印加し、このパルス信号が前記反射体の複数の扇形の円弧部によって反射された反射波をタンク外部から検出し、この測定された反射波の強度に基づいて前記複数の円弧部のうちどの円弧部が液化ガス中にあるかを検出し、これに基づいて液体ガスの残量を検出することを特徴とする液化ガスの残量検出方法。 Using the liquefied gas storage tank according to claim 11, claim 12 or claim 13,
A pulse signal is applied to the apex of the reflector from the outside of the tank, and the reflected wave reflected from the plurality of fan-shaped arcs of the reflector is detected from the outside of the tank. A method for detecting a remaining amount of liquefied gas, comprising: detecting which arc portion of the plurality of arc portions is in the liquefied gas based on the intensity of the liquefied gas, and detecting the remaining amount of liquid gas based on the detected arc portion. .
この反射体に対向するタンク上面外壁に、超音波振動子を、送信した超音波ビームが前記反射体内で繰り返し反射して返ってくる角度で取り付けるための凸部を設けたことを特徴とする液化ガス貯蔵タンク。 A rod-shaped reflector extending downward from the inner wall of the tank upper surface is provided inside the tank,
Liquefaction characterized in that a convex portion is provided on the outer wall of the upper surface of the tank facing the reflector so as to attach the ultrasonic transducer at an angle at which the transmitted ultrasonic beam is repeatedly reflected and returned within the reflector. Gas storage tank.
前記凸部に取り付けた超音波振動子から、前記反射体に対して超音波信号を印加し、この超音波信号が前記反射体で繰り返し反射して返ってきた信号を受信し、この受信信号の強度に基づいて液体ガスの残量を検出することを特徴とする液化ガスの残量検出方法。 Using the liquefied gas storage tank according to claim 15 or claim 16,
An ultrasonic signal is applied to the reflector from the ultrasonic transducer attached to the convex portion, and a signal returned by the ultrasonic signal being repeatedly reflected by the reflector is received. A method for detecting a remaining amount of liquefied gas, wherein the remaining amount of liquid gas is detected based on intensity.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP3812644A1 (en) * | 2019-10-25 | 2021-04-28 | Robert Bosch GmbH | Device and method for for determining the consumption of a gas from a gas bottle at least partially filled with gas |
WO2022219779A1 (en) * | 2021-04-15 | 2022-10-20 | 三菱電機株式会社 | Refrigerant cylinder |
WO2023189761A1 (en) * | 2022-03-30 | 2023-10-05 | 東京エレクトロン株式会社 | Device for storing liquid, system for processing substrate, and method for identifying liquid level |
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2004
- 2004-03-18 JP JP2004079004A patent/JP2005265625A/en active Pending
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