JP2006308565A - Apparatus and method for measuring volume - Google Patents

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Akihiro Nakano
暁洋 中納
Takahisa Nishitsu
貴久 西津
Yasuo Torigata
康雄 鳥潟
Tomoteru Yamashita
智輝 山下
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Mayekawa Manufacturing Co
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Mayekawa Manufacturing Co
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  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To measure volume with high accuracy, even when an item to be measured, such as a liquid fuel, etc. runs short in a container, as in a relatively big tank, including a liquid fuel tank. <P>SOLUTION: An apparatus for measuring a volume includes a second container arranged in a first container, in which the thing to be measured which is, for example, liquid fuel is held, a guide means which guides the item to be measured in the second container, a resonance tube which communicates with external space from an internal space of the second container, a sound wave generating means for generating sound wave in the internal space of the second container, and a processing means for obtaining the volume of the item to be measured in the internal space of the second container. The first container has an ejection port for ejecting the item to be measured, to the outside in a part that is included in the second container. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば、無重力下や微小重力下、人工衛星の軌道上のような真空状態の環境下など、宇宙環境技術における密閉系(閉鎖系)容器内の液体体積を計測する、体積計測装置及び方法に関する。本発明は更に、例えば重力下或いは通常重力下における液体体積を計測する、体積計測装置及び方法に関する。   The present invention relates to a volume measuring apparatus that measures the volume of liquid in a closed (closed) container in space environment technology, for example, in a vacuum environment such as under zero gravity, microgravity, or in an orbit of an artificial satellite. And a method. The present invention further relates to a volume measuring apparatus and method for measuring a liquid volume under, for example, gravity or normal gravity.

この種の体積計測装置及び方法として、ヘルムホルツ型の計測がある。従来、「開放系」容器内の体積計測については、例えば特許文献1及び2に開示されている。これらの技術によれば、開放された共鳴管(又は、「音響管」とも呼ばれる)を容器に設けて、スピーカ等から音波を容器内へ出力して、そのヘルムホルツ共鳴音を、マイクロフォンで収集することで、その共鳴周波数から液体の体積を求めている。   As this type of volume measuring apparatus and method, there is a Helmholtz type measurement. Conventionally, volume measurement in an “open system” container is disclosed in Patent Documents 1 and 2, for example. According to these techniques, an open resonance tube (also referred to as an “acoustic tube”) is provided in a container, and sound waves are output from a speaker or the like into the container, and the Helmholtz resonance sound is collected by a microphone. Thus, the volume of the liquid is obtained from the resonance frequency.

他方、ヘルムホルツ型の計測のうち「閉鎖系」容器内の体積計測については、例えば特許文献3から6に開示されている。これらの技術では、閉鎖された二つの容器を共鳴管で連結して、スピーカ等から音波を容器内へ出力して、そのヘルムホルツ共鳴音を、マイクロフォンで収集することで、その共鳴周波数から液体の体積を求めている。   On the other hand, volume measurement in a “closed system” container among Helmholtz type measurements is disclosed in Patent Documents 3 to 6, for example. In these technologies, two closed containers are connected by a resonance tube, sound waves are output from a speaker or the like into the container, and the Helmholtz resonance sound is collected by a microphone. The volume is obtained.

また、特許文献7には、超電導スピーカを用いたタンク内液量計測装置が開示されている。   Patent Document 7 discloses a liquid quantity measuring device in a tank using a superconducting speaker.

特開平08−327429号公報Japanese Patent Laid-Open No. 08-327429 特開平07−083730号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-083730 特開2003−004503号公報JP 2003-004503 A 特開平06−201433号公報Japanese Patent Laid-Open No. 06-201433 特開平06−201434号公報Japanese Patent Laid-Open No. 06-201434 特開2003−004503号公報JP 2003-004503 A 特開2002−291093号公報JP 2002-291093 A

しかしながら、上述の計測方法では、計測が行われる容器としての、例えば数千リットル、数万リットルなど、液体燃料を収容する比較的大きなタンクの場合には、取り扱うべき共鳴周波数が顕著に下がってしまい、適応困難となる。特に、液体燃料が残り少なくなってきた一般に危機的な状況においては、相対的に大きなタンク内で相対的に少量の液体の体積を高精度で計測することは、実践上極めて困難であるとう技術的課題が発生する。
加えて、タンク外部に別途設けられた測定用容器内における共鳴現象を利用する場合には、実際のタンク内における液体の体積を、直接的に或いは正確に計測することは困難である。
However, in the measurement method described above, in the case of a relatively large tank that stores liquid fuel, such as thousands of liters or tens of thousands of liters, as a container in which measurement is performed, the resonance frequency to be handled is significantly reduced. It becomes difficult to adapt. In particular, in a critical situation where the remaining amount of liquid fuel is low, it is technically difficult to measure the volume of a relatively small amount of liquid with high accuracy in a relatively large tank. Challenges arise.
In addition, when utilizing the resonance phenomenon in the measurement container separately provided outside the tank, it is difficult to directly or accurately measure the volume of the liquid in the actual tank.

本発明は、例えば上述の問題点に鑑みてなされたものであり、例えば液体燃料タンク等の比較的大きなタンクなどの容器内において、液体燃料等の被測定物が残り少なくなった場合にも、高精度で体積計測を行うことが可能である、体積計測装置及び方法を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of, for example, the above-described problems. For example, in a container such as a relatively large tank such as a liquid fuel tank, even when the measurement object such as liquid fuel is reduced, the It is an object of the present invention to provide a volume measuring apparatus and method capable of performing volume measurement with high accuracy.

本発明の第1の体積計測装置は上記課題を解決するために、被測定物が収容される第1容器内に配置された第2容器と、前記第1容器内に設けられており、前記被測定物を前記第2容器内に誘導する誘導手段と、前記第2容器の内部空間から前記第2容器の外部空間に連通する共鳴管と、前記内部空間に音波を発生させる音波発生手段と、前記発生された音波に係る音響信号に基づいて、前記内部空間における前記被測定物の体積を求める処理手段とを備え、前記第1容器は、前記第2容器内に含まれる箇所に前記被測定物を前記第1容器の外部に排出するための排出口を有する。   In order to solve the above problems, the first volume measuring device of the present invention is provided in the first container, the second container disposed in the first container in which the object to be measured is accommodated, Guiding means for guiding the object to be measured into the second container; a resonance tube communicating from the internal space of the second container to the external space of the second container; and a sound wave generating means for generating sound waves in the internal space; Processing means for obtaining a volume of the object to be measured in the internal space based on an acoustic signal relating to the generated sound wave, and the first container is placed at a location included in the second container. A discharge port for discharging the measurement object to the outside of the first container is provided.

本発明の第1の体積計測装置によれば、第1容器には、典型的には液体燃料等の液体である被測定物が収容される。第1容器内には、例えば後に詳述するバッフル、ハーネス、フィン等の誘導手段が設けられており、例えば無重力下や微小重力下、人工衛星の軌道上のような真空状態の環境下などであっても、被測定物は、第2容器内に誘導される。そして、第2容器内に含まれる箇所に設けられた第1容器の排出口を介して、被測定物は、第1容器の外部に排出される。即ち、液体燃料等の被測定物を、例えば燃料タンクとしての第1容器から外部に供給することが可能となる。ここで特に、このような第1容器内において、第2容器は、体積計測を行うための計測用容器として配置されており、例えばネックチューブである共鳴管が、第2容器の内部空間から外部空間に連通するように備えられている。このような共鳴管によって、閉鎖系における二つの容器が共鳴管で繋がれている構成が構築されるので、ヘルムホルツ型の計測が可能となる。尚、共鳴管によって第2容器の内部空間と連通される外部空間は、典型的には、第1容器の内部空間の一部或いは全部に一致する。   According to the first volume measuring apparatus of the present invention, the object to be measured which is typically a liquid such as liquid fuel is accommodated in the first container. The first container is provided with guiding means such as baffles, harnesses, and fins, which will be described in detail later. For example, under zero gravity, microgravity, or in a vacuum environment such as on an orbit of an artificial satellite. Even if it exists, the object to be measured is guided into the second container. And the to-be-measured object is discharged | emitted outside the 1st container through the discharge port of the 1st container provided in the location contained in a 2nd container. In other words, it is possible to supply an object to be measured such as liquid fuel to the outside from, for example, a first container as a fuel tank. Here, in particular, in such a first container, the second container is arranged as a measurement container for performing volume measurement. For example, a resonance tube, which is a neck tube, is connected from the internal space of the second container to the outside. It is provided to communicate with the space. Since such a resonance tube constructs a configuration in which two containers in a closed system are connected by a resonance tube, Helmholtz-type measurement is possible. The external space communicated with the internal space of the second container by the resonance tube typically coincides with a part or all of the internal space of the first container.

尚、排出口は、第1容器内へ液体燃料等を入れるための流入口を兼ねてもよく、即ち出入口であってもよい。或いは、第1容器内へ液体燃料等を入れるための流入口は、第1容器における排出口とは別の箇所に設けられてもよい。   The discharge port may also serve as an inflow port for introducing liquid fuel or the like into the first container, that is, an exit / inlet. Or the inflow port for putting liquid fuel etc. in the 1st container may be provided in a different place from the discharge port in the 1st container.

当該第1の体積計測装置による計測時には、音波発生手段によって、第2容器の内部空間に音波を発生させる。そして、処理手段によって、この発生された音波に係る音響信号に基づいて、第2容器の内部空間における被測定物の体積を求める。例えば、「閉鎖系」容器内におけるヘルムホルツ型の計測により、このような体積を求める。より具体的には例えば、動電型スピーカが、例えば所定周波数帯域の音をスイープするなど、その音波出力面から音波を出力すると、この音波は、計測用容器としての第2容器の内部空間内へと出力される。処理手段は、この音波に係る音響信号に基づいて、例えば閉鎖系のヘルムホルツ型の計測によって、第2容器内における被測定物の体積を求める。この際、これらの被測定物が収容された第2容器、共鳴管及び第2容器の外部(即ち、第1容器内の一部)は、「密閉系容器」とされており、即ち閉鎖系であるので、例えば宇宙空間等の高真空雰囲気においても、計測が可能となる。   During measurement by the first volume measuring device, sound waves are generated in the internal space of the second container by the sound wave generating means. And the volume of the to-be-measured object in the internal space of a 2nd container is calculated | required by a processing means based on the acoustic signal which concerns on this generated sound wave. For example, such a volume is determined by Helmholtz type measurement in a “closed system” container. More specifically, for example, when an electrodynamic loudspeaker outputs a sound wave from its sound wave output surface, for example, sweeps a sound of a predetermined frequency band, the sound wave is generated in the internal space of the second container as a measurement container. Is output. The processing means obtains the volume of the object to be measured in the second container, for example, by closed-type Helmholtz type measurement based on the acoustic signal related to the sound wave. At this time, the second container, the resonance tube, and the outside of the second container (that is, a part of the first container) in which these measured objects are accommodated are “sealed containers”, that is, a closed system. Therefore, measurement is possible even in a high vacuum atmosphere such as outer space.

特に、無重力或いは微小重力下における液量計測では、ヘルムホルツ共鳴を利用した液量計測方法、即ちヘルムホルツ型の計測が好適である。ヘルムホルツ型の計測は、周波数の体積依存性を利用しての音波による液体、固体、流体、粘性体等の体積計測方法の一つであり、被測定物の形状に左右されないという特色を有するためである。   In particular, in liquid volume measurement under zero gravity or microgravity, a liquid volume measurement method using Helmholtz resonance, that is, Helmholtz type measurement is preferable. Helmholtz type measurement is one of the volume measurement methods for liquids, solids, fluids, viscous bodies, etc. by sound waves using the volume dependence of frequency, and has the feature that it is not affected by the shape of the object to be measured. It is.

従って、第1容器に収容されていると共に第2容器内に誘導される被測定物の体積が、第2容器の容積を下回る段階になると、当該体積計測装置によって、第2容器内に収容されている被測定物の体積を計測することができる。この際、第2容器の大きさは、第1容器よりも小さいので、第1容器を計測用容器として用いて同様の手法により体積計測を行う場合と比べて、ヘルムホルツ型の計測において取り扱う波長を短くすることができる。
これにより、相対的に小さい第2容器を計測用容器として、より高精度で計測を行うことが可能となる。即ち、例えば数千リットル、数万リットルなど、液体燃料を収容するために比較的大きなタンクの場合であっても、ヘルムホルツ型の計測を行う際に取り扱う共鳴周波数が顕著に下がる事態を回避できる。言い換えれば、共鳴する際の音波の波長として、大きなタンク等の第1容器に共鳴管を設けて計測する場合に必要となるような大きな波長を使用しないで済む。
Therefore, when the volume of the object to be measured that is housed in the first container and guided into the second container is less than the volume of the second container, the volume measuring device accommodates the object to be measured in the second container. The volume of the measured object can be measured. At this time, since the size of the second container is smaller than that of the first container, the wavelength handled in the Helmholtz type measurement is compared with the case where volume measurement is performed by the same method using the first container as the measurement container. Can be shortened.
As a result, it is possible to perform measurement with higher accuracy using the relatively small second container as the measurement container. That is, even in the case of a relatively large tank for accommodating liquid fuel, such as thousands of liters or tens of thousands of liters, it is possible to avoid a situation in which the resonance frequency handled when performing Helmholtz type measurement is significantly reduced. In other words, it is not necessary to use a large wavelength that is necessary when the measurement is performed by providing a resonance tube in a first container such as a large tank as the wavelength of the sound wave when resonating.

このように相対的に大きなタンク内に残っている相対的に少量の液体の体積を、高精度で計測することが可能となるので、液体燃料が残り少なくなってきた危機的な状況において、高精度で計測を行えることとなり、実践上大変有利である。因みに、比較的大きなタンク等の第1容器内でヘルムホルツ型の計測を行おうとすれば、実践的な意味では、タンク等の容量としては、一立方メートル程度が限界となってしまうのである。   In this way, the volume of a relatively small amount of liquid remaining in a relatively large tank can be measured with high accuracy. This is very advantageous in practice. Incidentally, if a Helmholtz type measurement is performed in a first container such as a relatively large tank, the capacity of the tank or the like is limited to about 1 cubic meter in a practical sense.

加えて、タンク外部に別途設けられた測定用容器内における共鳴現象を利用するのと比べて、実際のタンク等の第1容器内における液体の体積を、その排出口付近で直接的に計測していることになるので、正確に計測することが本質的に容易となる。更に、計測用容器を第1容器の外に別途設ける場合と比較して、本発明によればスペースを節約することも可能となる。   In addition, the liquid volume in the first container such as an actual tank is directly measured in the vicinity of the discharge port as compared to using the resonance phenomenon in a measurement container separately provided outside the tank. Therefore, it is essentially easy to measure accurately. Furthermore, according to the present invention, it is possible to save space as compared with the case where the measurement container is separately provided outside the first container.

特に、第2容器の大きさは、任意に小さくできるので、実際の使用環境や使用目的、更に計測対象たる液体燃料等の被測定物の属性などに鑑みて、なるべく計測したい体積範囲に対応するように或いはなるべく計測精度が高くなる共鳴波長が得られるように、第2容器の大きさを設定するとよい。また、一般的には、ヘルムホルツ共鳴現象には、液量が少ない時の液量変化に対する周波数の変化量は小さいという欠点が存在するので、このような欠点を克服する意味からも、上述の如き本発明は極めて優れている。   In particular, since the size of the second container can be arbitrarily reduced, it corresponds to the volume range to be measured as much as possible in view of the actual use environment, the purpose of use, and the attributes of the measurement object such as liquid fuel to be measured. Thus, the size of the second container may be set so that a resonance wavelength with as high a measurement accuracy as possible can be obtained. In general, the Helmholtz resonance phenomenon has a drawback in that the amount of change in frequency with respect to the change in the liquid volume when the liquid volume is low is small. The present invention is extremely excellent.

以上の結果、第1の体積計測装置によれば、例えば液体燃料タンク等の比較的大きいタンクなどの閉鎖系容器内において、液体燃料等の被測定物が残り少なくなった場合でも、高精度での体積計測が可能となる。   As a result of the above, according to the first volume measuring apparatus, even in a closed system container such as a relatively large tank such as a liquid fuel tank, even when the amount of objects to be measured such as liquid fuel is reduced, Volume measurement is possible.

尚、このように第2容器内における体積計測を高精度で行う場合、第2容器が被測定物で一杯に満たされている限りにおいては、第1容器に収容されている被測定物の体積を求めることはできないが、このような状況は、液体燃料が残り少なくなってきた危機的な状況からはかけ離れている。そこで、このような状況では、例えば光の減衰を使った等の既存の各種測定方法を用いて、相対的に低精度で計測すれば足りる。更に言えば、第2容器が、被測定物で一杯に満たされている場合に、当該体積測定装置とは異なる別の体積計測装置によって計測を選択的に行うと共に、第2容器が、被測定物で一杯に満たされていない場合に、当該体積測定装置によって計測を選択的に行うという組み合わせも、本発明の第1の体積計測装置の一つの態様である。   In addition, when performing volume measurement in the second container with high accuracy in this way, as long as the second container is fully filled with the object to be measured, the volume of the object to be measured accommodated in the first container. This situation is far from a critical situation where liquid fuel is running low. Therefore, in such a situation, it is sufficient to perform measurement with relatively low accuracy by using various existing measurement methods such as using light attenuation. Furthermore, when the second container is filled with the object to be measured, the measurement is selectively performed by another volume measuring device different from the volume measuring device, and the second container is measured. A combination in which measurement is selectively performed by the volume measuring device when it is not fully filled with an object is also one aspect of the first volume measuring device of the present invention.

このように第1の体積計測装置によれば、例えば、宇宙空間、特に地球周回や惑星周回における液体酸素、液体水素、液化メタン(液化天然ガス)等の極低温推進剤の軌道状における貯蔵・移送の際に重要となる、無重力或いは微小重力下における液量計測が可能となる。しかも、燃料等の被測定物が残り少なくなったという、真に精度が要求される場面において、本発明により高精度の計測が可能とされる。これは、宇宙空間において燃料を、運搬・貯蔵・再補給したり、軌道間宇宙輸送機OTV(Orbit Transfer Vehicle)に供給するのに大いに役立つ。   As described above, according to the first volume measuring apparatus, for example, storage or storage of cryogenic propellants such as liquid oxygen, liquid hydrogen, and liquefied methane (liquefied natural gas) in outer space, particularly in the earth or planetary orbit, in orbit. It is possible to measure the amount of liquid under weightlessness or microgravity, which is important during transfer. In addition, the present invention makes it possible to perform highly accurate measurement in a situation where accuracy is truly required, such as when the amount of objects to be measured such as fuel has been reduced. This is very useful for transporting, storing and resupplying fuel in outer space, and for supplying it to an interorbit space transport aircraft OTV (Orbit Transfer Vehicle).

本発明の第1の体積計測装置の一態様では、前記誘導手段は、前記第1容器内において前記第2容器に向かって延在しており、無重力又は微小重力状態において前記被測定物を誘導する、少なくとも一つのバッフルを含んでなる。   In one aspect of the first volume measuring apparatus of the present invention, the guiding means extends toward the second container in the first container, and guides the object to be measured in a weightless or microgravity state. Comprising at least one baffle.

この態様によれば、第1容器内で無重力又は微小重力状態において被測定物を誘導する、一つ又は複数のバッフルを含んでなる誘導手段によって、排出口から排出されるのに伴って減少する被測定物を、第2容器内に常時誘導することが可能となる。ここに本発明に係る「バッフル」とは、液体等の被測定物の流路を規定又は規制する板状部材或いは邪魔板であって、第1容器の内壁から第1容器の内部側に向かって立設されており、被測定物の表面張力によって、被測定物を誘導可能に構成されたものを意味する。ここでは特に、このように第1容器の内部側に向かって立設されたバッフルは、第2容器に向かって延在しているので、第1容器内に収容された被測定物を、第2容器内に導くように作用することになる。   According to this aspect, it decreases as it is discharged from the discharge port by the guide means including one or a plurality of baffles that guides the object to be measured in a zero gravity or microgravity state in the first container. It becomes possible to always guide the object to be measured into the second container. Here, the “baffle” according to the present invention is a plate-like member or baffle plate that defines or regulates the flow path of an object to be measured such as a liquid, and extends from the inner wall of the first container to the inner side of the first container. This means that the object to be measured can be guided by the surface tension of the object to be measured. Here, in particular, since the baffle erected toward the inside of the first container extends toward the second container, the object to be measured accommodated in the first container It will act to guide into the two containers.

この結果、被測定物は、バッフルにより第2容器内に誘導されて排出口を介して排出され、これに伴い体積が減少する被測定物の体積の計測が、上述した本発明によって高精度で行われることになる。   As a result, the object to be measured is guided into the second container by the baffle and discharged through the discharge port, and the measurement of the volume of the object to be measured whose volume decreases with this is achieved with high accuracy by the present invention described above. Will be done.

尚、誘導手段は、バッフルに代えて、バッフルと同様に第2容器に向かって延在する帯状部材を、例えば90度など、その延在方向に沿った中心線を中心として内角が所定角度となるように第1容器の内部側に向けて折り曲げることで作成されるハーネスを含んでなってもよい。或いは、バッフルに代えて、バッフルと同様に第2容器に向かって延在すると共に、第1容器の内部側に突出するフィンを含んでもよい。バッフル、ハーネス及びフィンのいずれの場合にも、表面張力を利用して、無重力又は微小重力状態において被測定物を誘導することが可能となる。   In addition, the guiding means replaces the baffle with a belt-like member extending toward the second container in the same manner as the baffle, such as 90 degrees, and the inner angle is a predetermined angle with the center line along the extending direction as the center. The harness created by bending toward the inner side of the first container may be included. Or it may replace with a baffle and may include the fin which protrudes toward the 2nd container like the baffle and protrudes to the inner side of the 1st container. In any case of the baffle, the harness, and the fin, the object to be measured can be guided in a weightless or microgravity state by using the surface tension.

本発明の第1の体積計測装置の他の態様では、前記第2容器内に設けられており、前記誘導手段により前記第2容器内に誘導された前記被測定物を、前記排出口に誘導する他の誘導手段を更に備える。   In another aspect of the first volume measuring apparatus of the present invention, the device to be measured, which is provided in the second container and is guided into the second container by the guiding means, is guided to the discharge port. And further guiding means.

この態様によれば、他の誘導手段によって、第2容器内に誘導された後の被測定物を更に、排出口に誘導することができるので、被測定物を、排出口を介して最後まで排出可能としつつ、第2容器内におけるヘルムホルツ型の体積計測を高精度で行うことができる。   According to this aspect, since the object to be measured after being guided into the second container can be further guided to the discharge port by the other guiding means, the object to be measured is completely discharged through the discharge port. While enabling discharge, Helmholtz type volume measurement in the second container can be performed with high accuracy.

尚、第2容器内に設けられる他の誘導手段としては、第1容器内に設けられる誘導手段と同様に、バッフル、ハーネス、フィン等を含んでよい。   Note that other guiding means provided in the second container may include baffles, harnesses, fins, and the like, similar to the guiding means provided in the first container.

本発明の第2の体積計測装置は上記課題を解決するために、被測定物が収容される第1容器内における鉛直下方側に配置された第2容器と、前記第2容器の内部空間から前記第2容器の外部空間に連通する共鳴管と、前記内部空間に音波を発生させる音波発生手段と、前記発生された音波に係る音響信号に基づいて、前記内部空間における前記被測定物の体積を求める処理手段とを備え、前記第1容器は、前記第2容器内に含まれる箇所に前記被測定物を前記第1容器の外部に排出するための排出口を有する。   In order to solve the above-mentioned problem, the second volume measuring device of the present invention includes a second container disposed on the vertically lower side in the first container in which the object to be measured is accommodated, and an internal space of the second container. Based on a resonance tube communicating with the external space of the second container, sound wave generating means for generating sound waves in the internal space, and an acoustic signal relating to the generated sound waves, the volume of the object to be measured in the internal space The first container has a discharge port for discharging the object to be measured to the outside of the first container at a location included in the second container.

本発明の第2の体積計測装置によれば、第1容器には、典型的には液体燃料等の液体である被測定物が収容される。そして、被測定物は、第1容器内における鉛直下方側に配置された第2容器まで重力によって導かれた後、第2容器に含まれる箇所に設けられた第1容器の排出口を介して、第1容器の外部に排出される。即ち、重力を利用して、液体燃料等の被測定物を外部に供給することが可能となる。ここで特に、このような第1容器内において、第2容器は、体積計測を行うための計測用容器として配置されており、例えばネックチューブである共鳴管が、第2容器の内部空間から外部空間に連通するように備えられている。このような共鳴管によって、閉鎖系における二つの容器が共鳴管で繋がれている構成が構築されるので、ヘルムホルツ型の計測が可能となる。   According to the second volume measuring apparatus of the present invention, the object to be measured which is typically a liquid such as liquid fuel is accommodated in the first container. And after a to-be-measured object is guide | induced by gravity to the 2nd container arrange | positioned at the vertically downward side in a 1st container, it passes through the discharge port of the 1st container provided in the location contained in a 2nd container. , And discharged outside the first container. In other words, it is possible to supply an object to be measured such as liquid fuel to the outside using gravity. Here, in particular, in such a first container, the second container is arranged as a measurement container for performing volume measurement. For example, a resonance tube, which is a neck tube, is connected from the internal space of the second container to the outside. It is provided to communicate with the space. Since such a resonance tube constructs a configuration in which two containers in a closed system are connected by a resonance tube, Helmholtz-type measurement is possible.

当該第2の体積計測装置の計測時には、上述した本発明に係る第1の体積計測装置の場合と同様に、音波発生手段によって、第2容器の内部空間に音波を発生させる。そして、処理手段によって、この発生された音波に係る音響信号に基づいて、第2容器の内部空間における被測定物の体積を求める。従って、第1容器に収容されていると共に第2容器内に、重力により誘導される被測定物の体積が、第2容器の容積を下回る段階になると、第2容器内に収容されている被測定物の体積を、高精度で計測することができる。   At the time of measurement by the second volume measuring device, sound waves are generated in the internal space of the second container by the sound wave generating means, as in the case of the first volume measuring device according to the present invention described above. And the volume of the to-be-measured object in the internal space of a 2nd container is calculated | required by a processing means based on the acoustic signal which concerns on this generated sound wave. Accordingly, when the volume of the object to be measured, which is contained in the first container and is induced by gravity, falls below the volume of the second container, the object to be contained in the second container. The volume of the measurement object can be measured with high accuracy.

以上の結果、本発明によれば、例えば液体燃料タンク等の比較的大きいタンクなどの容器内において、液体燃料等の被測定物が残り少なくなった場合でも、高精度での体積計測が可能となる。   As a result of the above, according to the present invention, it is possible to measure the volume with high accuracy even in the case where the object to be measured such as liquid fuel is reduced in a relatively large tank such as a liquid fuel tank. .

尚、第2容器が、被測定物で一杯に満たされている場合に、当該体積測定装置とは異なる、既存の各種体積計測装置によって比較的低精度の計測を選択的に行うと共に、第2容器が、被測定物で一杯に満たされていない場合に、当該体積測定装置によって比較的高精度の計測を選択的に行うという組み合わせも、本発明の第2の体積計測装置の一つの態様である。   In addition, when the second container is fully filled with the object to be measured, relatively low-precision measurement is selectively performed by various existing volume measuring apparatuses different from the volume measuring apparatus, and the second container A combination in which measurement with a relatively high accuracy is selectively performed by the volume measuring device when the container is not fully filled with the object to be measured is also an aspect of the second volume measuring device of the present invention. is there.

本発明の第1又は第2の体積計測装置の他の態様では、前記音波発生手段は、前記第2容器の壁に対して音波出力面が対向配置されている動電型スピーカを含み、前記処理手段は、前記動電型スピーカに係るボイスコイルの電圧を測定する測定手段と該測定された電圧に基づいて前記被測定物の体積を演算する演算手段とを含む。   In another aspect of the first or second volume measuring device of the present invention, the sound wave generating means includes an electrodynamic speaker in which a sound wave output surface is disposed opposite to a wall of the second container, The processing means includes measurement means for measuring the voltage of the voice coil related to the electrodynamic speaker, and calculation means for calculating the volume of the device under test based on the measured voltage.

この態様によれば、例えば増幅器によって動電型スピーカを定電流駆動しつつ、測定手段によって、前記動電型スピーカに係るボイスコイルの電圧が測定される。ここでボイスコイルの電圧は、ボイスコイルのインピーダンスに概ね比例するので、演算手段によって、このボイスコイルの電圧に基づいて、被測定物の体積が演算可能となる。即ち、処理手段が計測に利用する音響信号としては、動電型スピーカのボイスコイルのインピーダンスに概ね比例する電圧の測定によって間接的に、「密閉空間内へと出力される音波に係る音響信号」を取得できる。よって、第2容器内における気相部分についてのヘルムホルツ共鳴周波数を特定或いは同定できる。   According to this aspect, for example, the voltage of the voice coil related to the electrodynamic speaker is measured by the measurement unit while the electrodynamic speaker is driven at a constant current by the amplifier. Here, since the voltage of the voice coil is substantially proportional to the impedance of the voice coil, the volume of the object to be measured can be calculated by the calculation means based on the voltage of the voice coil. That is, as the acoustic signal used for measurement by the processing means, the “acoustic signal related to the sound wave output into the sealed space” is indirectly measured by measuring a voltage substantially proportional to the impedance of the voice coil of the electrodynamic speaker. Can be obtained. Therefore, the Helmholtz resonance frequency for the gas phase portion in the second container can be specified or identified.

尚、動電型スピーカを、定電流駆動するのではなく定電圧駆動することで、動電型スピーカのボイスコイルに係るインピーダンス曲線の反共振周波数を特定或いは同定し、この反共振周波数によって体積を測定することも可能である。   In addition, the electrodynamic speaker is driven at a constant voltage instead of being driven at a constant current, so that the anti-resonance frequency of the impedance curve relating to the voice coil of the electrodynamic speaker is specified or identified, and the volume is increased by this anti-resonance frequency. It is also possible to measure.

本発明の第1の体積計測方法は上記課題を解決するために、被測定物が収容される第1容器内に配置された第2容器と、前記第1容器内に設けられており、前記被測定物を前記第2容器内に誘導する誘導手段と、前記第2容器の内部空間から前記第2容器の外部空間に連通する共鳴管とを備え、前記第1容器は、前記第2容器内に含まれる箇所に前記被測定物を前記第1容器の外部に排出するための排出口を有する体積計測装置における体積計測方法であって、前記内部空間に音波を発生させる音波発生工程と、前記発生された音波に係る音響信号に基づいて、前記内部空間における前記被測定物の体積を求める処理工程とを有する。   In order to solve the above-mentioned problem, the first volume measuring method of the present invention is provided in the first container, the second container disposed in the first container in which the object to be measured is accommodated, Introducing means for guiding an object to be measured into the second container, and a resonance tube communicating from the internal space of the second container to the external space of the second container, the first container being the second container A volume measuring method in a volume measuring device having a discharge port for discharging the object to be measured to the outside of the first container at a location included therein, a sound wave generating step for generating sound waves in the internal space; And a processing step of obtaining a volume of the object to be measured in the internal space based on an acoustic signal relating to the generated sound wave.

本発明の第1の体積計測方法によれば、上述した本発明の第1の体積計測装置の場合と同様に、例えば閉鎖系におけるヘルムホルツ型の計測によって、無重力或いは微小重力下における被測定物の体積を、比較的容易に且つ高精度で求めることができる。   According to the first volume measuring method of the present invention, as in the case of the above-described first volume measuring device of the present invention, for example, by the Helmholtz type measurement in a closed system, the object to be measured under zero gravity or microgravity can be obtained. The volume can be determined relatively easily and with high accuracy.

本発明の第2の体積計測方法は上記課題を解決するために、被測定物が収容される第1容器内における鉛直下方側に配置された第2容器と、前記第2容器の内部空間から前記第2容器の外部空間に連通する共鳴管とを備え、前記第1容器は、前記第2容器内に含まれる箇所に前記被測定物を前記第1容器の外部に排出するための排出口を有する体積計測装置における体積計測方法であって、前記内部空間に音波を発生させる音波発生工程と、
前記発生された音波に係る音響信号に基づいて、前記内部空間における前記被測定物の体積を求める処理工程とを有する。
In order to solve the above-mentioned problem, the second volume measuring method of the present invention includes a second container arranged on the vertically lower side in the first container in which the object to be measured is accommodated, and an internal space of the second container. A resonance tube communicating with the external space of the second container, and the first container has an outlet for discharging the object to be measured to the outside of the first container at a location included in the second container A volume measuring method in a volume measuring device having a sound wave generating step for generating sound waves in the internal space;
And a processing step of obtaining a volume of the object to be measured in the internal space based on an acoustic signal relating to the generated sound wave.

本発明の第2の体積計測方法によれば、上述した本発明の第2の体積計測装置の場合と同様に、例えば閉鎖系又は開放系におけるヘルムホルツ型の計測によって、重力下或いは通常重力下における被測定物の体積を、比較的容易に且つ高精度で求めることができる。   According to the second volume measuring method of the present invention, as in the case of the above-described second volume measuring device of the present invention, for example, under a Helmholtz type measurement in a closed system or an open system, under gravity or under normal gravity. The volume of the object to be measured can be determined relatively easily and with high accuracy.

尚、第1又は第2の体積計測方法では、第1又は第2の体積計測装置の各種態様に夫々対応する各種態様を採ることができる。   In the first or second volume measuring method, various aspects corresponding to the various aspects of the first or second volume measuring apparatus can be employed.

本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施の形態から明らかにされる。   Such an operation and other advantages of the present invention will become apparent from the embodiments described below.

以下では、本発明の実施の形態について図を参照しつつ説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1実施形態)
図1から図5を参照して、本発明の体積計測装置の第1実施形態について説明する。第1実施形態は、本発明に係る第1の体積計測装置の実施形態である。
(First embodiment)
A first embodiment of the volume measuring apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS. The first embodiment is an embodiment of a first volume measuring apparatus according to the present invention.

先ず図1を参照して第1実施形態に係る体積計測の原理について説明する。尚、この原理は、後に説明する第2実施形態においても共通のものである。ここに図1は、このような原理を、液体の体積計測を例にとって説明する図式的な概念図である。   First, the principle of volume measurement according to the first embodiment will be described with reference to FIG. This principle is common to the second embodiment described later. FIG. 1 is a schematic conceptual diagram for explaining such a principle by taking a liquid volume measurement as an example.

図1において、後述する本発明に係る「第1容器」の一例たるタンク内に構築される液体を収容可能な空間は、閉鎖系空間であり、体積V及び圧力pを有する第1空間1と、体積V及び圧力pを有する第2空間2とに分けられている。第1空間1及び第2空間2は、共鳴管3で相互に連結されている。 In FIG. 1, a space that can store a liquid constructed in a tank as an example of a “first container” according to the present invention to be described later is a closed system space, and has a volume V 1 and a pressure p 1. 1 and a second space 2 having a volume V 2 and a pressure p 2 . The first space 1 and the second space 2 are connected to each other by a resonance tube 3.

尚、後述する本発明に係る「第2容器」の一例たる計測用容器の内部空間は、第2空間2に一致しており、後述するタンクの内部空間のうち、計測用容器をなす第1空間部分1を除外した空間部分が、第2空間2ということになる。   Note that the internal space of the measurement container, which is an example of a “second container” according to the present invention described later, coincides with the second space 2, and the first space constituting the measurement container among the internal spaces of the tank described later. The space part excluding the space part 1 is the second space 2.

図1の状態は、本発明に係る体積計測が有効である液相・気相状態を示しており、第1空間1内は、気相部30で占められており且つ第2空間2内は、気相部30と液相部40とが、混在している。本実施形態では特に、このような気相部30と液相部40との分離を、後述する「誘導手段」により行っている。これにより、微小重力下での音響による液相部40の体積の測定を、次に説明するように可能としている。   The state of FIG. 1 shows a liquid phase / gas phase state in which volume measurement according to the present invention is effective. The first space 1 is occupied by the gas phase portion 30 and the second space 2 is The gas phase part 30 and the liquid phase part 40 are mixed. In the present embodiment, in particular, the separation of the gas phase portion 30 and the liquid phase portion 40 is performed by “guidance means” described later. Thereby, the measurement of the volume of the liquid phase part 40 by sound under microgravity is made possible as described below.

今、簡略化のため等温変化、非圧縮を仮定し、ノズル部補正を考慮しないとすると、運動方程式は以下のようになる。   For the sake of simplification, assuming an isothermal change and non-compression, and not considering nozzle part correction, the equation of motion is as follows.

Figure 2006308565

ここで、変動圧力p及びpは夫々、次の式(2)及び(3)と表すことができる。
Figure 2006308565

Here, the fluctuating pressures p 1 and p 2 can be expressed by the following equations (2) and (3), respectively.

Figure 2006308565
Figure 2006308565

Figure 2006308565

但し、γは比熱比、Pは基準圧力、Lは共鳴管3の長さ、Aは共鳴管3の断面積、uは速度、V及びVは第1空間1及び第2空間2の気相部30の体積を夫々表す。これら圧力変動を計測することにより、体積V及びVを夫々求めることができる。
Figure 2006308565

Where γ is the specific heat ratio, P 0 is the reference pressure, L is the length of the resonance tube 3, A is the cross-sectional area of the resonance tube 3, u is the velocity, V 1 and V 2 are the first space 1 and the second space 2. Represents the volume of each gas phase part 30. By measuring these pressure fluctuations, the volumes V 1 and V 2 can be determined respectively.

次に、式(2)及び(3)を、式(1)に代入することにより、以下の式(4)を導くことができる。   Next, the following formula (4) can be derived by substituting the formulas (2) and (3) into the formula (1).

Figure 2006308565

ここで、u=Ueiωtとし、これを式(4)に代入すると、角速度ωについて以下の式(5)を導くことができる。
Figure 2006308565

Here, when u = Ue iωt and this is substituted into the equation (4), the following equation (5) can be derived for the angular velocity ω.

Figure 2006308565

ここで、音速Cは、
Figure 2006308565

Here, the speed of sound C is

Figure 2006308565

であるので、この場合のヘルムホルツ共鳴周波数fは、以下の式(6)のようになる。
Figure 2006308565

Therefore, the Helmholtz resonance frequency f in this case is expressed by the following equation (6).

Figure 2006308565

ここで、2πは定数であり、共鳴管3の断面積A、共鳴管3の長さL及び容器1の気相部の体積Vは既知の値である。音速Cは温度と圧力から求めることができる。よって、体積Vの変化量が周波数fの変化として現れることから、この周波数を解析することにより第2空間2の液体量を求めることが可能となる。その際、微小重力下においては気相部30及び液相部40が混在することから、第1空間1や第2空間2内に、例えば、後述するバッフル等からなる表面張力を利用しての気液相分離機能を有する「誘導手段」を設置することにより、初めて微小重力下での音響による液体の体積計測が実用化できる。
Figure 2006308565

Here, 2π is a constant, and the cross-sectional area A of the resonance tube 3, the length L of the resonance tube 3, and the volume V1 of the gas phase part of the container 1 are known values. The speed of sound C can be obtained from temperature and pressure. Therefore, since the change amount of the volume V 2 appears as a change of the frequency f, it is possible to obtain the liquid amount of the second space 2 by analyzing this frequency. At that time, since the gas phase part 30 and the liquid phase part 40 coexist under microgravity, the surface tension formed by, for example, a baffle described later is used in the first space 1 or the second space 2. By installing “guidance means” having a gas-liquid phase separation function, it is possible to practically measure the volume of a liquid by sound under microgravity for the first time.

尚、図1には、このような原理に基づく計測を可能ならしめる、次に詳述する動電型スピーカ101の設置位置が、図式的に示されている。   FIG. 1 schematically shows an installation position of an electrodynamic speaker 101 to be described in detail below, which enables measurement based on such a principle.

図2から図4を参照して、以上説明した計測原理に基づく、第1実施形態に係る体積計測装置の具体的な構成及び計測動作について説明する。ここに図2は、体積計測装置の全体を、被測定物たる液体を収容するタンク及び計測用機器を含めて示す図式的な断面図であり、図3は、そのうちタンク部分の平面図であり、図4は、そのうちタンク部分の部分破断斜視図である。   A specific configuration and measurement operation of the volume measuring apparatus according to the first embodiment based on the measurement principle described above will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the entire volume measuring apparatus including a tank for storing a liquid to be measured and a measuring device, and FIG. 3 is a plan view of the tank portion. 4 is a partially broken perspective view of the tank portion.

図2から図4に示すように、本実施形態に係る体積計測装置は、タンク10、計測用容器20、共鳴管3、液体出入口50、大バッフル51、小バッフル52、及び液体取入口53を備える。   As shown in FIGS. 2 to 4, the volume measuring apparatus according to this embodiment includes a tank 10, a measurement container 20, a resonance tube 3, a liquid inlet / outlet 50, a large baffle 51, a small baffle 52, and a liquid inlet 53. Prepare.

タンク10は、本発明に係る「第1容器」の一例を構成しており、本発明に係る「被測定物」の一例たる液体燃料等の液体を収容する大型のタンクからなる。図2中、最下端に設けられた、その液体出入口50を介して、液体が出し入れされる。例えば燃料補給時に、液体出入口50を介して外部から液体燃料がタンク10内に補給され、燃料供給時に、液体出入口50を介して液体燃料がタンク10から外部へ供給される。尚、計測用容器20内に設けられる液体出入口50を出口専用として、これとは別に、タンク10の任意箇所に液体入口を設けてもよい。   The tank 10 constitutes an example of a “first container” according to the present invention, and includes a large tank that stores a liquid such as liquid fuel as an example of the “measurement object” according to the present invention. In FIG. 2, the liquid is taken in and out through the liquid inlet / outlet 50 provided at the lowermost end. For example, when refueling, liquid fuel is replenished into the tank 10 from the outside via the liquid inlet / outlet 50, and liquid fuel is supplied from the tank 10 to the outside via the liquid inlet / outlet 50 during fuel supply. In addition, the liquid inlet / outlet port 50 provided in the measurement container 20 may be dedicated to the outlet, and separately from this, the liquid inlet may be provided at an arbitrary location of the tank 10.

計測用容器20は、本発明に係る「第2容器」の一例を構成しており、タンク10内に配置されている。大型タンク10内における計測用容器20を除いた空間が、図1に示した第1空間1に対応しており、計測用容器20内の空間が図1に示した第1空間1に対応している。そして、両空間は、例えばネックチューブである共鳴管3を介して連通されている。   The measurement container 20 constitutes an example of a “second container” according to the present invention, and is disposed in the tank 10. The space excluding the measurement container 20 in the large tank 10 corresponds to the first space 1 shown in FIG. 1, and the space in the measurement container 20 corresponds to the first space 1 shown in FIG. ing. The two spaces communicate with each other via a resonance tube 3 that is a neck tube, for example.

大バッフル51は、本発明に係る「誘導手段」の一例を構成しており、本実施形態では、タンク10の内壁に、夫々図2において上下方向に延在するように4個設けられている。大バッフル51は、タンク10内の液体を、液体取入口53を介して、液体の表面張力を利用して計測用容器10内に導く。即ち、大バッフル51は、例えば無重力下や微小重力下、人工衛星の軌道上のような真空状態の環境下などであっても、表面張力によって、液体を計測用容器20内に誘導可能である。これにより、図1に示した如くに気相部30と液相部40との分離を行うと共に、タンク10内の液体を、計測用容器20内へ(更に、液体出入口50を介してタンク10外へ)導くように構成されている。尚、大バッフル51の具体的構成については後述する(図5参照)。   The large baffles 51 constitute an example of the “guidance means” according to the present invention. In the present embodiment, four large baffles 51 are provided on the inner wall of the tank 10 so as to extend in the vertical direction in FIG. . The large baffle 51 guides the liquid in the tank 10 into the measurement container 10 through the liquid intake 53 using the surface tension of the liquid. In other words, the large baffle 51 can guide liquid into the measurement container 20 by surface tension even under a zero-gravity, microgravity, or vacuum environment such as on an orbit of an artificial satellite. . Thereby, as shown in FIG. 1, the vapor phase portion 30 and the liquid phase portion 40 are separated, and the liquid in the tank 10 is moved into the measurement container 20 (further, via the liquid inlet / outlet 50, the tank 10. Configured to guide out). The specific configuration of the large baffle 51 will be described later (see FIG. 5).

小バッフル52は、本発明に係る「他の誘導手段」の一例を構成しており、本実施形態では、計測用容器20の内壁に、夫々図2において上下方向に延在するように4個設けられている。小バッフル52は、計測用容器20内の液体を、表面張力を利用して液体出入口50に導く。即ち、小バッフル52は、例えば無重力下や微小重力下、人工衛星の軌道上のような真空状態の環境下などであっても、表面張力によって、液体を計測用容器20内において、液体出入口50へ誘導可能である。これにより、図1に示した如くに気相部30と液相部40との分離を行うと共に、タンク10内の液体を、液体出入口50を介してタンク外へ導くように構成されている。   The small baffle 52 constitutes an example of “another guiding means” according to the present invention. In this embodiment, four small baffles 52 are provided on the inner wall of the measurement container 20 so as to extend in the vertical direction in FIG. Is provided. The small baffle 52 guides the liquid in the measurement container 20 to the liquid inlet / outlet 50 using surface tension. That is, the small baffle 52 allows the liquid to enter and exit the liquid inlet / outlet 50 in the measuring container 20 due to surface tension even under a zero gravity, microgravity, or a vacuum environment such as on the orbit of an artificial satellite. Can be guided to. Thereby, as shown in FIG. 1, the gas phase part 30 and the liquid phase part 40 are separated, and the liquid in the tank 10 is guided to the outside of the tank through the liquid inlet / outlet 50.

尚、図3に示すように、4個の大バッフル51は、液体出入口50を中心として概ね90度間隔で設けられており、4個の小バッフル52は、液体出入口50を中心として概ね90度間隔で設けられている。更に、大バッフル51と小バッフル52とは、周方向について相互に取付位置が重ならないように、液体出入口50を中心として異なる方位角度で取り付けられている。液体取入口53は、大バッフル51により導かれる液体を取入可能なように、液体出入口50を中心として大バッフル51と同じ方位角度で4個設けられている。液体出入口50は、大バッフル51により導かれる液体を計測用容器20内に取入可能なように、計測用容器20の壁の一部が開孔されてなる。   As shown in FIG. 3, the four large baffles 51 are provided at intervals of approximately 90 degrees with the liquid inlet / outlet 50 as the center, and the four small baffles 52 are approximately 90 degrees with the liquid inlet / outlet 50 as the center. It is provided at intervals. Further, the large baffle 51 and the small baffle 52 are attached at different azimuth angles around the liquid inlet / outlet port 50 so that the attachment positions do not overlap each other in the circumferential direction. The four liquid inlets 53 are provided at the same azimuth angle as the large baffle 51 around the liquid inlet / outlet 50 so that the liquid guided by the large baffle 51 can be taken in. The liquid inlet / outlet port 50 is formed by opening a part of the wall of the measurement container 20 so that the liquid guided by the large baffle 51 can be taken into the measurement container 20.

図2に示すように、本実施形態に係る体積計測装置は更に、計測用容器20における第2空間2内に音波を発生させる動電型スピーカ101と、これにより発生された音波に係る音響信号に基づいて、第2空間2内に存在する液体の体積を求める本発明に係る「処理手段」の一例を構成する、駆動用増幅器102、計測用増幅器103、発信・受信コントローラ104、及び演算器105とを備える。   As shown in FIG. 2, the volume measuring apparatus according to the present embodiment further includes an electrodynamic speaker 101 that generates sound waves in the second space 2 of the measurement container 20, and an acoustic signal related to the sound waves generated thereby. , A driving amplifier 102, a measurement amplifier 103, a transmission / reception controller 104, and an arithmetic unit that constitute an example of the “processing means” according to the present invention for obtaining the volume of the liquid existing in the second space 2 105.

次に、以上のように構成された体積計測装置における更なる詳細構成を、その計測動作と共に説明する。   Next, a further detailed configuration of the volume measuring apparatus configured as described above will be described together with the measuring operation.

計測時には、CPU、システムコントローラ、メモリ等からなる発信・受信コントローラ104による制御下で、駆動用増幅器102で動電型スピーカ101を駆動することによって、計測用容器20の内部空間たる第2空間2に、音波を発生させる。そして、発信・受信コントローラ104による制御下で、計測用増幅器103によって、動電型スピーカ101で発生される音波に係る音響信号を増幅し、更に、発信・受信コントローラ104による制御下で、CPU、システムコントローラ、メモリ等からなる演算器105によって、この音響信号に基づいて、第2空間2における液体の体積を求める。ここでは、図1を参照して説明した「閉鎖系」容器内におけるヘルムホルツ型の計測により、このような体積を求める。   At the time of measurement, the electrodynamic speaker 101 is driven by the driving amplifier 102 under the control of the transmission / reception controller 104 including a CPU, a system controller, a memory, and the like, so that the second space 2 as the internal space of the measurement container 20 is obtained. To generate sound waves. Then, under the control of the transmission / reception controller 104, the measurement amplifier 103 amplifies the acoustic signal related to the sound wave generated by the electrodynamic speaker 101, and further, under the control of the transmission / reception controller 104, the CPU, Based on this acoustic signal, the volume of the liquid in the second space 2 is obtained by a computing unit 105 including a system controller and a memory. Here, such a volume is obtained by Helmholtz type measurement in the “closed system” container described with reference to FIG.

より具体的には、計測の際には、発信・受信コントローラ104よって、信号時間が数十ミリ秒から数秒であり、且つタンク10内に構築された第1空間1、共鳴管3及び計測用容器20内の第2空間2(図1参照)を「共鳴器」としてみた場合におけるヘルムホルツ共鳴周波数を含む帯域のスウィープ波を出力する。この際、駆動用増幅器102を用いて、動電型スピーカ101を、定電流駆動する。   More specifically, at the time of measurement, the signal time is several tens of milliseconds to several seconds by the transmission / reception controller 104, and the first space 1, the resonance tube 3 and the measurement tube constructed in the tank 10 are used. When the second space 2 (see FIG. 1) in the container 20 is viewed as a “resonator”, a sweep wave in a band including the Helmholtz resonance frequency is output. At this time, the electrodynamic speaker 101 is driven with a constant current by using the driving amplifier 102.

ここで仮に、マイクロフォンで上記「共鳴器」における応答を検出すると、特に動電型スピーカ101による発熱を抑制するために音量を絞った場合には、音響信号以外の外部雑音がマイクロフォンにより重畳して検出されることになる。よって、最終的には、ヘルムホルツ共鳴周波数の同定精度の低下をきたす。   If the response of the “resonator” is detected by a microphone, external noise other than an acoustic signal is superimposed by the microphone, particularly when the volume is reduced to suppress heat generation by the electrodynamic speaker 101. Will be detected. Therefore, ultimately, the identification accuracy of the Helmholtz resonance frequency is lowered.

しかるに本実施形態では、駆動用増幅器102は、一定電流で動電型スピーカ101を駆動し、動電型スピーカ101のボイスコイル電圧を、計測用増幅器103を経由して、発信・受信コントローラ104にて受信する。この際、動電型スピーカ101による発熱を抑制するために音量を絞ることはない。   However, in this embodiment, the driving amplifier 102 drives the electrodynamic speaker 101 with a constant current, and the voice coil voltage of the electrodynamic speaker 101 is transmitted to the transmission / reception controller 104 via the measurement amplifier 103. Receive. At this time, the volume is not reduced in order to suppress heat generation by the electrodynamic speaker 101.

続いて、演算器105は、このように音響信号に対応するボイスコイル電圧に係る電圧信号を、発信・受信コントローラ104から受けて、最大エントロピ(MEM)法を用いて、パワースペクトルを算出する。続いて、卓越周波数ピークを決定する。この際、演算器104は、MEM法を用いることで、信号時間が数秒以下と短い信号でも、1Hz以下の周波数分解能で、パワースペクトル上でピークとなる周波数の同定が可能となる。続いて、このピークを与える周波数を、ヘルムホルツ共鳴周波数として、例えば、前述した式(6)に代入して、計測用容器20の第2空間2内を占める気相部の体積を決定する。即ち、周波数fの解析によって、計測用容器20内の気相部分の体積V2を算出することができる。そして、計測用容器20の全容積は、既知(固定値)であるので、結局、計測用容器20内に収納された液体の体積を演算できることになる。   Subsequently, the arithmetic unit 105 receives the voltage signal related to the voice coil voltage corresponding to the acoustic signal in this way from the transmission / reception controller 104, and calculates the power spectrum using the maximum entropy (MEM) method. Subsequently, the dominant frequency peak is determined. At this time, the computing unit 104 can identify the peak frequency on the power spectrum with a frequency resolution of 1 Hz or less even if the signal time is as short as several seconds or less by using the MEM method. Subsequently, the frequency that gives this peak is substituted as the Helmholtz resonance frequency, for example, in the above-described equation (6), and the volume of the gas phase portion occupying the second space 2 of the measurement container 20 is determined. That is, the volume V2 of the gas phase portion in the measurement container 20 can be calculated by analyzing the frequency f. Since the total volume of the measurement container 20 is known (fixed value), the volume of the liquid stored in the measurement container 20 can be calculated after all.

以上の結果として計測された体積値は、例えば、不図示の表示パネルなどに表示されたり、レコーダ等の記録装置に液体の種類や時刻に対応付けられた形で記録される。   The volume value measured as a result of the above is displayed on, for example, a display panel (not shown) or recorded in a form associated with the type of liquid and time on a recording device such as a recorder.

以上のように第1実施形態によれば、予め計測用容器20内に収容される液体の各体積に対して共振によって得られるヘルムホルツ周波数を夫々求めておき、これらの値をテーブル化しておけば、或いは、各体積とヘルムホルツ共鳴周波数との関係を所定関数で近似して求めておけば、後に、実際の計測に際しては、動電型スピーカ101のボイスコイルの電圧計測により得られるヘルムホルツ共鳴周波数から、計測用容器20内に収容された液体の体積を一義的に特定できることになるのである。   As described above, according to the first embodiment, the Helmholtz frequencies obtained by resonance are obtained in advance for each volume of the liquid stored in the measurement container 20, and these values are tabulated. Alternatively, if the relationship between each volume and the Helmholtz resonance frequency is approximated by a predetermined function, the actual measurement will be performed later from the Helmholtz resonance frequency obtained by measuring the voltage of the voice coil of the electrodynamic speaker 101. The volume of the liquid accommodated in the measurement container 20 can be uniquely specified.

このような計測の場合、共鳴管3及び計測用容器20等を含むタンク10は、「密閉系容器」とされており、即ち閉鎖系であるので、例えば宇宙空間等の高真空雰囲気においても、計測が可能となる。   In the case of such measurement, the tank 10 including the resonance tube 3 and the measurement container 20 is a “sealed container”, that is, a closed system. Therefore, even in a high vacuum atmosphere such as outer space, Measurement is possible.

従って、タンク10に収容されていると共に大バッフル51により計測用容器20内に誘導される液体の体積が、計測用容器20の容積を下回る段階になると、当該体積計測装置によって、計測用容器20内に収容されている液体の体積を計測することができる。この際、タンク10が、例えば数千リットル、数万リットルなど巨大なものであっても、動電型スピーカ101から発するべきヘルムホルツ型の計測を行うための音波の波長は、計測用容器20の大きさに見合ったもので足りる。ここで、計測用容器20の大きさを、好ましくは、計測したい体積範囲において計測精度が高くなる共鳴波長が得られるように設定しておけば、タンク10内に残っている少量の液体の体積を、極めて高精度で計測することが可能となる。   Accordingly, when the volume of the liquid contained in the tank 10 and guided into the measurement container 20 by the large baffle 51 falls below the volume of the measurement container 20, the measurement container 20 is used by the volume measuring device. The volume of the liquid accommodated in the inside can be measured. At this time, even if the tank 10 is huge, for example, thousands of liters or tens of thousands of liters, the wavelength of the sound wave for performing Helmholtz-type measurement to be emitted from the electrodynamic speaker 101 is the same as that of the measurement container 20. A thing suitable for the size is sufficient. Here, the volume of the small amount of liquid remaining in the tank 10 can be obtained by setting the size of the measurement container 20 so as to obtain a resonance wavelength that preferably increases the measurement accuracy in the volume range to be measured. Can be measured with extremely high accuracy.

以上の結果、本実施形態によれば、無重力下や微小重力下、液体燃料等の液体がタンク10内に残り少なくなった場合でも、高精度での体積計測が可能となる。また、計測用容器20が液体で一杯に満たされている際には、例えば光の減衰を使った等の既存の各種測定方法を用いて、別途計測すればよい。   As a result of the above, according to the present embodiment, it is possible to measure the volume with high accuracy even under the condition of zero gravity, microgravity, or when the liquid such as liquid fuel remains in the tank 10. Further, when the measurement container 20 is filled with the liquid, it may be separately measured by using various existing measurement methods such as light attenuation.

尚、上述した実施形態では、計測用容器20にマイクロフォンを設置しない構成を採用している。マイクロフォンの場合、音響信号に外部騒音が重畳される結果、S/N比が低下する可能性があるので、当該マイクロフォンを用いないで済む計測は、計測精度を高める観点からも有利である。但し、計測用容器20にマイクロフォンを配置して、これにより受信された音波に係る音響信号に基づいて、計測用容器20内の液体の体積を求めるように構成してもよい。この場合、計測時に、動電型スピーカ101から音波を出力すると、この音波は、計測用容器20内へと出力され、マイクロフォンによりこの音波が受信され、この受信された音波に係る音響信号に基づいて、例えばヘルムホルツ型の計測によって、液体の体積が求められる。   In the above-described embodiment, a configuration in which no microphone is installed in the measurement container 20 is employed. In the case of a microphone, S / N ratio may decrease as a result of superimposing external noise on an acoustic signal. Therefore, measurement without using the microphone is advantageous from the viewpoint of improving measurement accuracy. However, a microphone may be arranged in the measurement container 20 and the volume of the liquid in the measurement container 20 may be obtained based on the acoustic signal related to the sound wave received thereby. In this case, when sound waves are output from the electrodynamic loudspeaker 101 during measurement, the sound waves are output into the measurement container 20, and the sound waves are received by the microphone. Based on the acoustic signals related to the received sound waves. For example, the volume of the liquid is obtained by Helmholtz type measurement.

更に、上述の実施形態では、動電型スピーカ101を定電流駆動しているが、これを定電圧駆動することで、動電型スピーカ101のボイスコイルに係るインピーダンス曲線の反共振周波数を特定或いは同定し、この反共振周波数によって体積を測定することも可能である。   Furthermore, in the above-described embodiment, the electrodynamic speaker 101 is driven at a constant current, but by driving this at a constant voltage, the anti-resonance frequency of the impedance curve related to the voice coil of the electrodynamic speaker 101 can be specified or It is also possible to identify and measure the volume by this anti-resonance frequency.

次に図4及び図5を参照して、本発明に係る誘導手段の一例としての大バッフル51の詳細構成について説明する。ここに図5は、図4に示された本実施形態に用いられる1個のバッフルを抜き出して拡大して示す斜視図である。   Next, with reference to FIG.4 and FIG.5, the detailed structure of the large baffle 51 as an example of the guidance means which concerns on this invention is demonstrated. FIG. 5 is an enlarged perspective view of one baffle used in the present embodiment shown in FIG.

図4及び図5に示しように、大バッフル51は、本発明に係る「誘導手段」の一例として、タンク10内において、液体出入口50と対向する箇所から、液体出入口50に向かって延在しており、無重力又は微小重力状態において、タンク10内に収容された液体を誘導するものである。大バッフル51は、タンク10内における液体の流路を規定又は規制する板状部材或いは邪魔板である。そして、タンク10の内壁に、タンク10の内部側に向かって立設されている。大バッフル51の材質、表面状態、幅、厚み等は、扱うべき液体の属性や当該体積計測装置の使用環境に応じて、表面張力による誘導が効率的に行われるように実験的、経験的、シミュレーション等により決定される。ここでは、液体出入口50と対向する箇所の幅が相対的に広く、液体出入口50に近い箇所の幅が相対的に狭く構成されている。   As shown in FIGS. 4 and 5, the large baffle 51, as an example of the “guidance means” according to the present invention, extends from the portion facing the liquid inlet / outlet 50 toward the liquid inlet / outlet 50 in the tank 10. The liquid contained in the tank 10 is guided in a weightless or microgravity state. The large baffle 51 is a plate-like member or baffle plate that defines or regulates the liquid flow path in the tank 10. And it is erected on the inner wall of the tank 10 toward the inner side of the tank 10. The material, surface state, width, thickness, etc. of the large baffle 51 are experimental and empirical so that induction by surface tension is efficiently performed according to the attributes of the liquid to be handled and the usage environment of the volume measuring device. Determined by simulation or the like. Here, the width of the portion facing the liquid inlet / outlet 50 is relatively wide, and the width of the portion close to the liquid inlet / outlet 50 is relatively narrow.

尚、本実施形態では、以上のように構成された大バッフル51を、図2から図4に既に示したように、4個だけ用いているが、4個未満だけ用いてもよいし、5個以上用いてもよい。   In the present embodiment, only four large baffles 51 configured as described above are used as already shown in FIGS. 2 to 4, but less than four large baffles 51 may be used. More than one may be used.

加えて、図2から図4に示した本実施形態に係る計測用容器20内に設けられる小バッフル52についても、計測用容器20の大きさに応じて小さいものの、大バッフル51と同様の原理で液体を誘導する形状を有している。小バッフル52の材質、表面状態、幅、厚み等についても、扱うべき液体の属性や当該体積計測装置の使用環境に応じて、表面張力による誘導が効率的に行われるように実験的、経験的、シミュレーション等により決定される。   In addition, although the small baffle 52 provided in the measurement container 20 according to the present embodiment shown in FIGS. 2 to 4 is small according to the size of the measurement container 20, the same principle as the large baffle 51 is used. And has a shape for guiding the liquid. The material, surface state, width, thickness, etc. of the small baffle 52 are also experimental and empirical so that the induction by the surface tension is efficiently performed according to the attribute of the liquid to be handled and the usage environment of the volume measuring device. It is determined by simulation or the like.

(変形形態)
第1実施形態の変形形態について図6及び図7を参照して説明する。ここに、図6及び図7は、変形形態における図5と同趣旨の斜視図である。
(Deformation)
A modification of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7 are perspective views having the same concept as in FIG. 5 in the modified embodiment.

上述した第1実施形態では、大バッフル51及び小バッフル52が、本発明に係る「誘導手段」及び「他の誘導手段」の一例を夫々構成しているが、その変形形態として、これらのバッフルの少なくとも一方に代えて、ハーネスやフィンを用いることが可能である。   In the first embodiment described above, the large baffle 51 and the small baffle 52 constitute one example of “guidance means” and “other guidance means” according to the present invention, respectively. Instead of at least one of the above, a harness or a fin can be used.

即ち図6に例示するように、一の変形形態では、大バッフル51に代えて、ハーネス251を備える。小バッフル52については、第1実施形態のままでもよいし、ハーネスに代えてもよい。その他の構成については、第1実施形態と同様である。   That is, as illustrated in FIG. 6, in one modification, a harness 251 is provided instead of the large baffle 51. The small baffle 52 may be the same as that in the first embodiment or may be replaced with a harness. About another structure, it is the same as that of 1st Embodiment.

ハーネス251は、本発明に係る「誘導手段」の他の一例として、タンク10内において、液体出入口50と対向する箇所から、液体出入口50に向かって延在する帯状部材が、その延在方向に沿った中心線を中心として内角が約90度となるようにタンク10の内部側に向けて折り曲げることで作成される。ハーネス251の材質、表面状態、幅、厚み、折曲角度等は、扱うべき液体の属性や当該体積計測装置の使用環境に応じて、表面張力による誘導が効率的に行われるように実験的、経験的、シミュレーション等により決定される。ここでは、その延在方向の幅や厚みは、均一に構成されている。このようなハーネス251によっても、タンク10に収容された液体の表面張力によって、液体を計測用容器20内に導くことができる。   As another example of the “guidance means” according to the present invention, the harness 251 includes, in the tank 10, a band-like member extending from the portion facing the liquid inlet / outlet 50 toward the liquid inlet / outlet 50 in the extending direction. It is created by bending toward the inner side of the tank 10 so that the inner angle becomes about 90 degrees with the center line along the center. The material, surface state, width, thickness, bending angle, etc. of the harness 251 are experimental so that the induction by the surface tension is efficiently performed according to the attribute of the liquid to be handled and the usage environment of the volume measuring device. Determined empirically and by simulation. Here, the width and thickness in the extending direction are configured uniformly. Such a harness 251 can also guide the liquid into the measurement container 20 by the surface tension of the liquid stored in the tank 10.

また図7に例示するように、他の変形形態では、大バッフル51に代えて、フィン351を備える。小バッフル52については、第1実施形態のままでもよいし、フィンに代えてもよい。その他の構成については、第1実施形態と同様である。   Further, as illustrated in FIG. 7, in another modification, a fin 351 is provided instead of the large baffle 51. The small baffle 52 may be the same as in the first embodiment or may be replaced with fins. About another structure, it is the same as that of 1st Embodiment.

フィン351は、本発明に係る「誘導手段」の他の一例として、タンク10内において、液体出入口50と対向する箇所から、液体出入口50に向かって延在すると共にタンク10の内部側に突出する棒状部材から作成される。フィン351の材質、表面状態、幅、厚み等は、扱うべき液体の属性や当該体積計測装置の使用環境に応じて、表面張力による誘導が効率的に行われるように実験的、経験的、シミュレーション等により決定される。
ここでは、その延在方向の幅や厚みは、均一に構成されている。このようなフィン351によっても、タンク10に収容された液体の表面張力によって、液体を計測用容器20内に導くことができる。
As another example of the “guidance means” according to the present invention, the fin 351 extends from the portion facing the liquid inlet / outlet 50 toward the liquid inlet / outlet 50 and protrudes toward the inside of the tank 10 in the tank 10. Created from a bar-shaped member. The material, surface state, width, thickness, etc. of the fin 351 are experimental, empirical, and simulation so that induction by surface tension is efficiently performed according to the attribute of the liquid to be handled and the usage environment of the volume measuring device. Etc. are determined.
Here, the width and thickness in the extending direction are configured uniformly. Also with such fins 351, the liquid can be guided into the measurement container 20 by the surface tension of the liquid stored in the tank 10.

(第2実施形態)
図8を参照して、体積計測装置の第2実施形態について説明する。第2実施形態の体積計測装置は、本発明に係る「第2の体積計測装置」の実施形態であり、重力下におけるヘルムホルツ型の計測装置である。ここに図8は、第1実施形態に係る図2と同趣旨の図面であり、体積計測装置の全体を、被測定物たる液体を収容するタンク及び計測用機器を含めて示す図式的な断面図である。尚、図8において、図1から図7に示した第1実施形態と同様の構成要素には同様の参照符号を付し、それらの説明は適宜省略する。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the volume measuring device will be described with reference to FIG. The volume measuring device of the second embodiment is an embodiment of the “second volume measuring device” according to the present invention, and is a Helmholtz type measuring device under gravity. FIG. 8 is a drawing having the same concept as in FIG. 2 according to the first embodiment, and is a schematic cross section showing the entire volume measuring device including a tank for storing a liquid as a measurement object and a measuring device. FIG. In FIG. 8, the same components as those in the first embodiment shown in FIGS. 1 to 7 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.

図8に示すように、第2実施形態に係る体積計測装置は、図1から図5に示した第1実施形態と比較して、バッフル等の誘導手段を備えないで構成されている点と、液体出入口50が、タンク101及び第2空間2の鉛直方向Dgについての下側にくるように配置されている点が異なり、その他の構成については、第1実施形態の場合と基本的に同様である。   As shown in FIG. 8, the volume measuring device according to the second embodiment is configured without a guiding means such as a baffle as compared with the first embodiment shown in FIGS. 1 to 5. The liquid inlet / outlet port 50 is different from the tank 101 and the second space 2 in the vertical direction Dg, and the other configurations are basically the same as those in the first embodiment. It is.

重力下であれば、バッフル等の誘導手段を用いなくても、重力によって、タンク10内の液体を、計測用容器20内に導くことが可能となる。よって、誘導手段なしで、第1実施形態と同様の計測原理によって(図1等参照)、計測用容器20内における液体の体積を計測することが可能となる。   Under gravity, the liquid in the tank 10 can be guided into the measurement container 20 by gravity without using a guiding means such as a baffle. Therefore, it is possible to measure the volume of the liquid in the measurement container 20 by using the same measurement principle as that of the first embodiment (see FIG. 1 and the like) without guiding means.

以上の結果、本実施形態によれば、重力下、液体燃料等の液体が大きなタンク10内に残り少なくなった場合でも、高精度での体積計測が可能となる。尚、計測用容器20が液体で一杯に満たされている際には、他の既存の各種測定方法を用いて、別途計測すればよい。   As a result, according to the present embodiment, even when a liquid such as liquid fuel remains in the large tank 10 under gravity, the volume can be measured with high accuracy. In addition, when the measurement container 20 is filled with the liquid, it may be separately measured by using other existing measurement methods.

(第3実施形態)
図9から図11を参照して、体積計測装置の第3実施形態について説明する。第3実施形態の体積計測装置は、本発明に係る「第1の体積計測装置」の他の実施形態である。ここに図9は、第1実施形態に係る図2と同趣旨の図面であり、体積計測装置の全体を、被測定物たる液体を収容するタンク及び計測用機器を含めて示す図式的な断面図であり、図10は、そのうちタンク部分の平面図であり、図11は、そのうちタンク部分の部分破断斜視図である。尚、図9から図11において、図1から図7に示した第1実施形態と同様の構成要素には同様の参照符号を付し、それらの説明は適宜省略する。
(Third embodiment)
A third embodiment of the volume measuring apparatus will be described with reference to FIGS. The volume measuring apparatus according to the third embodiment is another embodiment of the “first volume measuring apparatus” according to the present invention. FIG. 9 is a drawing having the same concept as in FIG. 2 according to the first embodiment, and is a schematic cross section showing the entire volume measuring device including a tank for storing a liquid as a measurement object and a measuring device. FIG. 10 is a plan view of the tank portion, and FIG. 11 is a partially cutaway perspective view of the tank portion. 9 to 11, the same reference numerals are given to the same components as those in the first embodiment shown in FIGS. 1 to 7, and description thereof will be omitted as appropriate.

図9から図11に示すように、第3実施形態に係る体積計測装置は、図1から図5に示した第1実施形態と比較して、共鳴管3の先端側に共鳴容器25を有すると共に共鳴容器25内に動電型スピーカ101を有しており、タンク10ではなく共鳴容器25が、本発明に係る共鳴する上での「第1容器」を構成する点が異なる。更に、共鳴容器25及び共鳴管3の内壁にグルーブ55を有する点が異なる。その他の構成及び動作原理については、第1実施形態の場合と基本的に同様である。   As shown in FIGS. 9 to 11, the volume measuring apparatus according to the third embodiment has a resonance container 25 on the distal end side of the resonance tube 3 as compared with the first embodiment shown in FIGS. 1 to 5. In addition, the electrodynamic type speaker 101 is provided in the resonance container 25, and the resonance container 25, not the tank 10, constitutes the “first container” for resonance according to the present invention. Furthermore, the point which has the groove | channel 55 in the inner wall of the resonance container 25 and the resonance tube 3 differs. Other configurations and operation principles are basically the same as those in the first embodiment.

即ち図9から図11において、本実施形態に係る体積計測装置は、タンク10、計測用容器20、共鳴管3、液体出入口50、大バッフル51、小バッフル52及び液体取入口53を備え、更に、体積V及び圧力pを有する第1空間をその内部に規定する共鳴容器25と、共鳴容器25内に配置された動電型スピーカ101と、共鳴管3の内壁に配置されたグルーブ55とを備える。 That is, in FIGS. 9 to 11, the volume measuring device according to the present embodiment includes a tank 10, a measurement container 20, a resonance tube 3, a liquid inlet / outlet 50, a large baffle 51, a small baffle 52, and a liquid inlet 53. , A resonance container 25 defining a first space having a volume V 1 and a pressure p 1 therein, an electrodynamic speaker 101 arranged in the resonance container 25, and a groove 55 arranged on the inner wall of the resonance tube 3. With.

この場合、計測用容器20は、体積V及び圧力pを有する第2空間をその内部に規定する、本発明に係る「第2容器」の一例を構成しており、「被測定物」の一例たる液体燃料等の液体を収容する大型タンク10内に配置されている。共鳴容器25は、本発明に係る「第1容器」の一例を構成しており、計測用容器20によりその内部に規定される共鳴空間と、共鳴容器25によりその内部に規定される共鳴空間との両空間が、例えばネックチューブである共鳴管3を介して連通されている。 In this case, the measurement container 20 constitutes an example of a “second container” according to the present invention, in which a second space having a volume V 2 and a pressure p 2 is defined. It is arrange | positioned in the large sized tank 10 which accommodates liquids, such as liquid fuel. The resonance container 25 constitutes an example of the “first container” according to the present invention, and includes a resonance space defined inside the measurement container 20 and a resonance space defined inside the resonance container 25. These two spaces communicate with each other via a resonance tube 3 which is a neck tube, for example.

図9中、最下端に位置する液体出入口50を介して、外部から液体燃料がタンク10内に補給され、燃料補給時に液体出入口50を介して液体燃料がタンク10から外部へ供給される。   In FIG. 9, the liquid fuel is replenished into the tank 10 from the outside through the liquid inlet / outlet 50 located at the lowermost end, and the liquid fuel is supplied from the tank 10 to the outside through the liquid inlet / outlet 50 when refueling.

大バッフル51は、本発明に係る「誘導手段」の一例を構成しており、本実施形態ではタンク10の内壁に夫々図において上下方向に延在するように4個設けられている。大バッフル51は、タンク10内の液体を、液体取入口53を介して、液体の表面張力を利用して計測用容器20内に導く。   The large baffles 51 constitute an example of the “guidance means” according to the present invention. In the present embodiment, four large baffles 51 are provided on the inner wall of the tank 10 so as to extend in the vertical direction in the drawing. The large baffle 51 guides the liquid in the tank 10 into the measurement container 20 through the liquid intake 53 using the surface tension of the liquid.

小バッフル52は、本発明に係る「他の誘導手段」の一例を構成しており、本実施形態では、計測用容器20の内壁に夫々図において上下方向に延在するように4個設けられている。小バッフル52は計測用容器20内の液体を、表面張力を利用して液体出入口50に導く。   The small baffle 52 constitutes an example of “another guiding means” according to the present invention. In the present embodiment, four small baffles 52 are provided on the inner wall of the measurement container 20 so as to extend vertically in the drawing. ing. The small baffle 52 guides the liquid in the measurement container 20 to the liquid inlet / outlet 50 using surface tension.

本実施形態では特に、グルーブ55は、本発明に係る「他の誘導手段」の一例を構成しており、共鳴容器25と共鳴管3との内壁に配置されている。グルーブ55は、表面張力により共鳴容器25内の液体を計測用容器20に誘導する。タンク10内の液体体積が、計測用容器20の体積以下の時は、グルーブ55により、共鳴空間25及び共鳴管3内は気相で占められる。   Particularly in the present embodiment, the groove 55 constitutes an example of “another guiding means” according to the present invention, and is disposed on the inner wall of the resonance vessel 25 and the resonance tube 3. The groove 55 guides the liquid in the resonance container 25 to the measurement container 20 by surface tension. When the liquid volume in the tank 10 is less than or equal to the volume of the measurement container 20, the resonance space 25 and the resonance tube 3 are occupied by the gas phase by the groove 55.

以上のように構成されているため、体積計測時には、動電型スピーカ101によって、共鳴容器25内に音波を発生させることで、この音波に係る音響信号に基づいて、本発明に係る「処理手段」の一例を構成する、駆動用増幅器102、計測用増幅器103、発信・受信コントローラ104、及び演算器105によって、第1実施形態の場合と同様に、計測用容器20によりその内部に規定される第2空間内に存在する液体の体積を求めることができる。   Since it is configured as described above, at the time of volume measurement, a sound wave is generated in the resonance container 25 by the electrodynamic loudspeaker 101. The driving amplifier 102, the measurement amplifier 103, the transmission / reception controller 104, and the arithmetic unit 105, which constitute an example, are defined by the measurement container 20 in the same manner as in the first embodiment. The volume of the liquid existing in the second space can be obtained.

このように本実施形態によれば、図1を参照して説明した「閉鎖系」容器内におけるヘルムホルツ型の計測により体積を求めるので、液体量が計測用容器20の体積以下になった時の液体残量を正確に把握することが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, the volume is obtained by Helmholtz-type measurement in the “closed system” container described with reference to FIG. 1, so that the liquid amount is less than the volume of the measurement container 20. It is possible to accurately grasp the remaining amount of liquid.

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨、あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う体積計測装置及び方法もまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed without departing from the gist or concept of the invention that can be read from the claims and the entire specification. And methods are also within the scope of the present invention.

本発明の第1実施形態に係る体積計測装置における計測原理を説明する図式的な概念図である。It is a schematic conceptual diagram explaining the measurement principle in the volume measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention. 第1実施形態に係る体積計測装置の全体を、被測定物たる液体を収容するタンク及び計測用機器を含めて示す図式的な断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an entire volume measuring apparatus according to a first embodiment, including a tank for storing a liquid to be measured and a measuring device. 図2のうち、タンク部分の平面図である。FIG. 3 is a plan view of a tank portion in FIG. 2. 図2のうち、タンク部分の部分破断斜視図である。FIG. 3 is a partially broken perspective view of a tank portion in FIG. 2. 図4に示された本実施形態に用いられる1個のバッフルを抜き出して拡大して示す斜視図である。It is a perspective view which expands and shows one baffle used for this embodiment shown by FIG. 一の変形形態における図5と同趣旨の斜視図である。It is a perspective view of the same meaning as FIG. 5 in one modification. 他の変形形態における図5と同趣旨の斜視図である。It is a perspective view of the same meaning as FIG. 5 in another modification. 第2実施形態に係る体積計測装置の全体を、被測定物たる液体を収容するタンク及び計測用機器を含めて示す図式的な断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the entire volume measuring apparatus according to the second embodiment, including a tank for storing a liquid to be measured and a measuring device. 第3実施形態に係る体積計測装置の全体を、被測定物たる液体を収容するタンク及び計測用機器を含めて示す図式的な断面図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing the entire volume measuring apparatus according to the third embodiment, including a tank for storing a liquid to be measured and a measuring device. 図9のうち、タンク部分の平面図である。FIG. 10 is a plan view of a tank portion in FIG. 9. 図9のうち、タンク部分の部分破断斜視図である。FIG. 10 is a partially broken perspective view of a tank portion in FIG. 9.

符号の説明Explanation of symbols

1…第1空間
2…第2空間
3…共鳴管
10…タンク
20…計測用容器
30…気相部
40…液相部
50…液体出入口
51…大バッフル
52…小バッフル
53…液体取入口
101…動電型スピーカ、
102…駆動用増幅器
103…計測用増幅器
104…発信・受信コントローラ
105…演算器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st space 2 ... 2nd space 3 ... Resonance tube 10 ... Tank 20 ... Measurement container 30 ... Gas phase part 40 ... Liquid phase part 50 ... Liquid inlet / outlet 51 ... Large baffle 52 ... Small baffle 53 ... Liquid inlet 101 ... Electrodynamic type speakers,
102 ... Drive amplifier 103 ... Measurement amplifier 104 ... Transmission / reception controller 105 ... Calculator

Claims (7)

被測定物が収容される第1容器内に配置された第2容器と、
前記第1容器内に設けられており、前記被測定物を前記第2容器内に誘導する誘導手段と、
前記第2容器の内部空間から前記第2容器の外部空間に連通する共鳴管と、
前記内部空間に音波を発生させる音波発生手段と、
前記発生された音波に係る音響信号に基づいて、前記内部空間における前記被測定物の体積を求める処理手段と
を備え、
前記第1容器は、前記第2容器内に含まれる箇所に前記被測定物を前記第1容器の外部に排出するための排出口を有する
ことを特徴とする体積計測装置。
A second container disposed in the first container in which the object to be measured is stored;
Guidance means provided in the first container and guiding the object to be measured into the second container;
A resonance tube communicating from the internal space of the second container to the external space of the second container;
Sound wave generating means for generating sound waves in the internal space;
Processing means for obtaining a volume of the object to be measured in the internal space based on an acoustic signal relating to the generated sound wave, and
The first container has a discharge port for discharging the object to be measured to the outside of the first container at a location included in the second container.
前記誘導手段は、前記第1容器内において前記第2容器に向かって延在しており、無重力又は微小重力状態において前記被測定物を誘導する、少なくとも一つのバッフルを含んでなることを特徴とする請求項1に記載の体積測定装置。   The guiding means includes at least one baffle extending toward the second container in the first container and guiding the object to be measured in a weightless or microgravity state. The volume measuring apparatus according to claim 1. 前記第2容器内に設けられており、前記誘導手段により前記第2容器内に誘導された前記被測定物を、前記排出口に誘導する他の誘導手段を更に備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載の体積測定装置。   The apparatus further comprises other guiding means that is provided in the second container and guides the object to be measured guided into the second container by the guiding means to the discharge port. Item 3. The volume measuring device according to Item 1 or 2. 被測定物が収容される第1容器内における鉛直下方側に配置された第2容器と、
前記第2容器の内部空間から前記第2容器の外部空間に連通する共鳴管と、
前記内部空間に音波を発生させる音波発生手段と、
前記発生された音波に係る音響信号に基づいて、前記内部空間における前記被測定物の体積を求める処理手段と
を備え、
前記第1容器は、前記第2容器内に含まれる箇所に前記被測定物を前記第1容器の外部に排出するための排出口を有する
ことを特徴とする体積計測装置。
A second container disposed on the vertically lower side in the first container in which the object to be measured is accommodated;
A resonance tube communicating from the internal space of the second container to the external space of the second container;
Sound wave generating means for generating sound waves in the internal space;
Processing means for obtaining a volume of the object to be measured in the internal space based on an acoustic signal relating to the generated sound wave, and
The first container has a discharge port for discharging the object to be measured to the outside of the first container at a location included in the second container.
前記音波発生手段は、前記第2容器の壁に対して音波出力面が対向配置されている動電型スピーカを含み、
前記処理手段は、前記動電型スピーカに係るボイスコイルの電圧を測定する測定手段と該測定された電圧に基づいて前記被測定物の体積を演算する演算手段とを含む
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の体積計測装置。
The sound wave generating means includes an electrodynamic speaker in which a sound wave output surface is disposed to face the wall of the second container,
The processing means includes measurement means for measuring a voltage of a voice coil related to the electrodynamic speaker, and calculation means for calculating the volume of the object to be measured based on the measured voltage. Item 5. The volume measuring device according to any one of Items 1 to 4.
被測定物が収容される第1容器内に配置された第2容器と、前記第1容器内に設けられており、前記被測定物を前記第2容器内に誘導する誘導手段と、前記第2容器の内部空間から前記第2容器の外部空間に連通する共鳴管とを備え、前記第1容器は、前記第2容器内に含まれる箇所に前記被測定物を前記第1容器の外部に排出するための排出口を有する体積計測装置における体積計測方法であって、
前記内部空間に音波を発生させる音波発生工程と、
前記発生された音波に係る音響信号に基づいて、前記内部空間における前記被測定物の体積を求める処理工程と
を有することを特徴とする体積計測方法。
A second container disposed in the first container in which the object to be measured is accommodated, guidance means provided in the first container, for guiding the object to be measured into the second container; A resonance tube communicating from the internal space of the two containers to the external space of the second container, wherein the first container places the object to be measured outside the first container at a location included in the second container. A volume measuring method in a volume measuring device having a discharge port for discharging,
A sound wave generating step for generating sound waves in the internal space;
And a processing step of obtaining a volume of the object to be measured in the internal space based on an acoustic signal relating to the generated sound wave.
被測定物が収容される第1容器内における鉛直下方側に配置された第2容器と、前記第2容器の内部空間から前記第2容器の外部空間に連通する共鳴管とを備え、前記第1容器は、前記第2容器内に含まれる箇所に前記被測定物を前記第1容器の外部に排出するための排出口を有する体積計測装置における体積計測方法であって、
前記内部空間に音波を発生させる音波発生工程と、
前記発生された音波に係る音響信号に基づいて、前記内部空間における前記被測定物の体積を求める処理工程と
を有することを特徴とする体積計測方法。
A second container disposed vertically below the first container in which the object to be measured is accommodated, and a resonance tube communicating from the internal space of the second container to the external space of the second container, One container is a volume measuring method in a volume measuring apparatus having a discharge port for discharging the object to be measured to the outside of the first container at a location included in the second container,
A sound wave generating step for generating sound waves in the internal space;
And a processing step of obtaining a volume of the object to be measured in the internal space based on an acoustic signal relating to the generated sound wave.
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