JP5308441B2 - 液位測定装置および液位測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、タンク内の液位の補償測定のための装置および方法に関するものである。

例えば、ＰＣＴ出願ＷＯ２００５０３８４１５に、タンク内の液位の補償測定のための装置が開示されている。当該出願の装置は、音響信号を送受信するトランスデューサと、このトランスデューサに結合され、液体中まで延びている導波管を含む。液位は、基本的には音速と、音波がトランスデューサから液体の表面（ここで音波が反射する）まで進行し、液体の表面からトランスデューサまで戻ってくる伝搬時間とから決定される。音速は、時間とともに変動しうるガス成分やガス温度に依存するものであるから、測定時点の音速が液位の決定に用いられている。そして、この測定時点の音速は、導波管内の基準システムにより決定される。基準システム中のガス成分や温度は、液体よりも上方に位置する導波管のその他の部分のガス成分や温度とは異なるので、例えば、液位が低いと、タンクに付随の燃料ポンプが使用されて、流体（すなわち燃料）の流れがタンクから使用時に液体よりも上方に位置する導波管部分まで供給される。燃料の流れは、温度やガス成分を均一化し、結果として、液体よりも上方に位置する導波管部分の音速を均一化する。これにより、より正確な液位の測定が可能である。

しかしながら、ＷＯ２００５０３８４１５に記載の装置は、燃料ポンプを使用して流体の流れを供給するものである。この測定装置を取り付けるには、燃料ポンプや関連のタンクを、コストをかけて大幅に変更する必要がある。

国際公開第２００５／０３８４１５号

本発明の目的は、上記問題点を少なくとも部分的に解決し、改良された液位測定装置を提供することである。とりわけ、比較的廉価に実現でき、装備でき、燃料ポンプまたは外部機器と相互作用のない装置を提供することである。

上記およびその他の目的は、以下の説明から明らかとなるものであり、これらの目的は、特許請求の範囲の記載の発明により達成しうるものである。

本発明の第１の観点によれば、タンク内の液体の液位を補償測定する装置において、この装置は、音響信号を送受信するトランスデューサと、このトランスデューサに結合され、液体中へ延在する導波管と、液体の自由に移動している部分を収集するための収集手段と、この収集手段により収集された液体から生じる流体を、動作時に液位よりも上方に位置する導波管の一部分内へ、またはこの一部分に沿って誘導する誘導手段とを含んでいる。

例えば、タンクが車やボートなどの乗り物に取り付けられると、タンク内にある液体は、静止していることは稀である。逆に、車両が動いていると、液体はタンク内で動き、跳ねを上げる。また、タンクに燃料が補給されるとき、タンク内に移動する液体の流れが生じる。よって、本発明は、このような自由に移動している液体の少なくとも一部を収集して導波管内へ、またはこれに沿って誘導し、これにより、より正確な補償された測定ができるという理解に基づいている。すなわち、収集手段および誘導手段は、液位よりも上方に位置する導波管の全体にわたり、ガスの成分及び／又は温度を均一化し、よって導波管内の音速を均一化するように配置されている。

装置は、導波管内に配置された少なくとも一つの基準要素をさらに含み、トランスデューサと基準要素との間の導波管部分が基準部として定義され、誘導手段は、収集手段により収集された液体から生じる流体を前述の基準部内へ、または基準部に沿って誘導するように構成されていることが好ましい。

なお、米国特許第５４７１８７２号（Ｃｕｍｍｉｎｇｓ）に、第１の導波管と、この第１の導波管と関連して動作する送受信器と、第２の導波管と、第１の導波管と第２の導波管とが角度を持って接続された接続部に設けられた第２の反射器とを含む、音響式液位検出器システムが開示されている。この第２の導波管には複数のオリフィスが設けられ、液体の流入および第２の導波管からの清掃パージガスの流出が容易であると記載されている。このため、このようなオリフィスを通して第２の導波管に流入した自由に移動している液体は、結局のところ、液位よりも上方ではガスの成分や温度を均一化することはなく、オリフィスと液面との間の第２の導波管の下側部においてのみ均一化する（ことが可能である）。とりわけ、収集された液体は、送受信器と第２の反射器との間の第１の導波管内へ、またはこれに沿って誘導されることはない。

一つの実施例において、収集手段は、液体捕捉面または開口を有し、誘導手段は、導波管内への開口を有し、収集手段の液体捕捉面または開口は、誘導手段の開口よりも大きな面積（断面積）を有している。すなわち、収集手段及び誘導手段が一緒になって、ノズルの役目をして量を制御する構成を形成している。

一つの実施例において、さらに収集手段は、収集された液体（収集手段により収集された液体）を流出させるようになっている。これにより収集された液体を誘導手段によって移送することが容易となる。なぜなら液体が既に運動状態となっているからである。収集手段は、例えば、漏斗形状の構造を含んでいてもよい。漏斗形状の収集手段を使用すると、これに捕捉された液体は、漏斗形状の収集手段の小径側の一端を通って流出するように誘導され、収集された液体は、導波管内へまたはこれに沿って移送される。漏斗の高さ方向は、垂直方向に合わせることが好ましく、重力の作用効果を十分に得られるようにして、液体を漏斗内に捕捉し流下させる。一方、漏斗を傾けて、側方から生じるしぶきや跳ねなどの自由に移動している液体を収集するようにしてもよい。漏斗形状の収集手段の代わりに、（わずかに）傾けた収集管または収集樋（この下端において収集された液体が流出される）を使用することもできる。誘導手段として、収集手段と導波管との間に、孔、開口、導管、または分岐導管を設け、収集された液体から生じる流体を導波管内の一個所または複数の個所に誘導することもできる。誘導手段により導かれた流体は、概して収集された液体それ自身であるか、収集された液体から蒸発した気体である。あるいは、誘導手段は、導波管の少なくとも一部分に隣接または接触させて配置するか、または導波管２０と一体成形されたパイプまたはチューブとし、収集された液体を導波管の外部に沿って誘導してもよい。収集された液体を導波管内へ誘導するときは、ガス成分および温度の両方に対処することができる。他方、収集された液体から気体を導波管内へ誘導するときは、主としてガス成分のみに対処することができ、収集された液体を導波管の外部に沿って誘導するときは、温度のみに対処することができる。これでも、ディーゼルの場合には十分である。なぜなら、ディーゼルは、石油やガソリンに比べると蒸発しにくいからである。

一つの実施例においては、誘導手段は、収集された液体を毛細管引力により移送するようになっている。これにより、流れのない収集された液体を移送することができる。収集手段の構成も簡単にできる。さらに、収集された液体を上方へ移送することを可能とし、測定装置の設計の自由度を向上させる。このため、誘導手段は、一つまたは複数の細いチューブで構成させて、その内部に収集された液体を通して毛細管引力で自動的に移送するようにする。あるいは、誘導手段は、吸収材を含むものとして、毛細管引力または毛細管作用の効果を利用するようにしてもよい。また、収集手段として、単純な収集カップや、多孔質のフェルトや布などの吸収材を使用してもよい。このような吸収材により、タンク内の複数の方向またはあらゆる方向の液体の跳ねを捕捉することができる。ある実施例においては、単一の吸収材が、収集手段と誘導手段との両方の作用を効果的に有し、それにより装置の構成が容易になっている。

本装置は、比較的低廉で実現し装備することが容易である。例えば、上述の先行技術の解決手段である燃料ポンプや付随するタンクを変更する必要もない。しかしながら、本装置により、正確で補償された液位の測定が効果的に提供される。

一つの実施例においては、この装置は、動作時、少なくとも一時的に装置内に液体を保持する、少なくとも一つの保持部材をさらに含む。液体は、装置の所定の場所に保持されることが好ましい。保持された液体は、音響信号が進行する装置内で徐々に蒸発し、ガス成分を均一化し、結果として、より正確な液位の測定が可能となる。保持された液体は、タンクからの液体であることが好ましい。例えば、この液体は、収集手段によって収集され、誘導手段によって誘導されて装置に流入した液体の一部でもよい。さらに、少なくとも一つの保持部材を導波管に配置してもよい。あるいは、導波管の一部を装置のハウジングに収容するか、またはハウジングに形成させる場合には、ハウジングに付随させてもよい。例えば、保持部材は、導波管の凹部若しくはハウジング内のカップ、または、床を横切って流れる液体を減速して保持するために、導波管の床に流れ方向に対し横断する方向に設けた溝、または、液体を吸収する吸収材（スポンジ状もしくは多孔質の、材料もしくはフェルトなど）としてもよい。さらに、少なくとも一つの保持部材は、導波管の壁とレベルが合うように導波管に埋め込まれ、作動時に少なくとも液体を含んだとき、導波管内を進行する音響信号に大きな影響を与えないようにすることが好ましい。例えば、カップを導波管の内壁に埋め込んで凹部となし、この凹部が液体で満たされたときに液面が導波管の内面と実質的に同じレベルとなり、音波が乱されることなく通過するように平滑な表面を形成させるとよい（荒い表面は、音響信号の望ましくない反射の原因となり、タンク内の液位の測定に誤差を生じさせることとなる）。同様に、吸収材を、導管の内壁のサイズを合わせた凹部または孔内に埋め込んで、吸収材の上面が導波管の内壁と実質的に同じレベルとなるようにしてもよい。吸収材は、実質的に決まったサイズであるので、たとえ液体を含んでいなくても導波管内の音響信号に影響を与えないようにすることができる。これにより、望ましくない反射を効果的に低減できる。

ある実施例では、装置は弁をさらに含み、弁は、液体を導入する入口と、入口とそれぞれ流体連通する二つの出口と、重力及び／又は遠心力に応じて動作可能であり装置が傾いた際に出口のいずれか一つを自動的に閉鎖する球状要素とを有している。本実施例の三方弁（一つの入口と二つの出口）は、自動的に液体または流体を導波管の異なる位置、とりわけ装置が傾いたとき、上側の位置に分配するのに有利である。通常、この上側の位置は、装置が傾いたときに排出される場所である。また、三方弁は、遠心力によって排出する導波管部分に液体を自動的に分配することにも役立つ。このような現象は、例えば、車両に搭載したときなどに、測定装置が左右に急速に移動させられた場合などに生じる。入口で受け入れられる液体は、例えば、収集手段によって収集された液体である。

ある実施例では、導波管の一部分は、第１の部品と第２の部品とによって形成され、第１の部品は、導波管部分を画成する凹部と、凹部に沿って延びる溝が設けられた突条とを有する面を有し、第２の部品は、第１の部品の凹部を閉ざして導波管部分を形成し、さらに第１の部品の突条と整合し係合する凹部を有する面を有し、第１の部品の突条の溝と第２の部品の凹部とによって導波管部分に沿って延びる流路が形成されており、それにより、動作時、液体が流路と導波管部分との間を進む際に、流路と導波管部分との間の小さな隙間が、液体により密封されている。本実施例の構造は、液体（すなわち、収集手段によって収集された液体）を導波管部分の様々な場所に小さな隙間を通して導波管部分に沿って流通させ（均一な雰囲気を形成させ）ると同時に、流路から導波管部分へ液体を流通させる手段（例えば小さい隙間）は密封されるので、導波管を通過する音響信号に影響を及ぼしたり、乱れを生じさせることはない。装置は、流路と導波管部分との間に突起、例えば小さなピンなどをさらに含み、（意図的に）流路と導波管との間に小さな隙間が形成され、動作時、この隙間を通して流路中の液体が導管部分に流れることにより、均一な雰囲気を生じさせる。

本発明に別の観点によれば、タンク中の液位の補償測定する方法が提供される。この方法は、トランスデューサから、液体中へ延在する導波管内へ、音響信号を送信するステップと、導波管からトランスデューサへ向かう反射音響信号を受信するステップと、液体の自由に移動している部分を収集するステップと、収集するステップで収集した液体から生じる流体を、動作時に液位よりも上方に位置する導波管の一部分内へ、またはこれに沿って誘導するステップとを含む。一つの実施例において、この方法は、動作時に装置内に液体を少なくとも一時的に保持するステップをさらに含む。この観点においても、前述した本発明の観点と同様な効果および特徴を示す。

本発明の上記およびその他の観点を、現時点で好適な実施例を示す添付図を参照して、より詳細に説明する。

タンク内に配置された、本発明の一実施例である液位測定装置を図示する少なくとも一部が水平断面図で示される概略図。 図１に示す装置の各変形態様の詳細をそれぞれ図示する、すくなとも一部が水平断面図で示される概略図。 本発明の各実施例による保持部材を図示する概略水平断面図。 本発明の実施例による自動三方分配弁を図示する概略水平断面図。 本発明の実施例による液位測定装置を図示する断面図。

図１は、少なくとも部分的に水平断面で図示する概略図であり、タンク１２内に配置された、本発明の一実施例による液位測定装置１０を図示している。

概して、この測定装置１０は、タンク１２内の液体１４の液位を検出または測定するものである。例えば、タンク１２は、車、トラック、ボートなどの乗り物用の燃料タンクである。

測定装置１０は、トランスデューサ１６を含む。トランスデューサ１６は、電気信号を音響信号すなわち音響パルス（典型的には周波数が約３，４−１７ｋＨｚ）へ変換する、およびこの逆へ変換する電気音響トランスデューサである。例えば、トランスデューサ１６は、複動式圧電素子を含むか、又はそれぞれ独立の音波送信器及び音波受信器を含む。図１において、トランスデューサ１６は、タンク１２内の上部に配置されている。しかしながら、別法として、トランスデューサ１６は、タンク１２の外部に配置することもできる。

測定装置１０は、電子装置１８をさらに含み、電子装置１８は、トランスデューサ１６に接続されて、トランスデューサ１６へ電気信号を送り、トランスデューサ１６からの電気信号を評価する。電子装置１８は、タンク１２の外部に設けられることが好ましい。

測定装置１０は、概して音響信号（双方向矢印で図示）を導くための導波管２０をさらに含む。例えば、導波管２０は、音響信号を導くことが可能な、チューブまたはパイプである。導波管２０の一端２２ａは、トランスデューサ１６に接続されて、音響信号をトランスデューサ１６へ、またはトランスデューサ１６から導くようになっている。また、導波管２０の他端２２ｂは、液体１４中に延在し、沈められている。

測定装置１０は、導波管２０内に配置された少なくとも一つの基準要素２４をさらに含む。基準要素２４は、例えば、ピン、タップ、またはリングなどの小さな突起であり、導波管２０内をトランスデューサ１６から離れる方向に進む音響信号を一部反射させるようになっている。基準要素２４は、液体が到達し得る、導波管２０内の所定の点よりも上方に、トランスデューサ１６から既知の距離で配置されていることが好ましい。トランスデューサ１６と基準要素２４との間の導波管部分は、基準部２６として定義される。基準部２６の少なくとも一部は、省スペースとするために、螺旋状あるいは平坦な渦巻き状（図１に図示せず）であってもよい。また、基準部２６の少なくとも一部は、タンク１２の外部に配置してもよい。

測定装置１０は、さらに漏斗２８を含み、漏斗２８は、概して中空の円錐形であり、大きな（頂部）捕捉端（液体捕捉開口）３０および小さな吐出端（底部）３２を有する。小さな吐出端（底部）３２は、導管３４を介して導波管２０に流体接続している。捕捉端３０の径は、導管３４の径よりも大きい。導管３４は、導波管３４の基準部２６に通じており、トランスデューサ１６に近い場所で通じていることが好ましい。漏斗２８は、装置１０のその他の部分に関連して配置され、漏斗２８に収集された液体が、重力により吐出端３２から流出し、導管３４を介して導波管２０の基準部２６内に流入するようになっていることが好ましい。漏斗２８の高さは、例えば、図１に図示のように垂直方向に合わせてもよい。

本発明の測定装置１０をタンク１２内で使用したときの典型的な動作を以下で説明する。まず、電気信号すなわちパルスが電子装置１８によりトランスデューサ１６に出力され、トランスデューサ１６は、対応する音響信号すなわち音響パルスを送信する。送信された音響信号は、液体１４の表面３６へ導波管２０により導かれる。音響信号の一部は、基準要素２４により反射され、トランスデューサ１６に戻される。一方、その他の音響信号は、表面３６へ向けて進み続け、表面３６において反射され、導波管２０を介してトランスデューサ１６に戻される。この二つの戻された信号に応答して、トランスデューサ１６は、対応する電気信号を発生させる。電子装置１８は、まず基準要素２４で反射された信号の伝搬時間を用いて、トランスデューサ１６と基準要素２４との既知の距離から測定時点の音速を計算する。次いで、電子装置１８は、その測定時点の音速、及び液面３６で反射された信号の伝搬時間からタンク１２内の液体の液位を計算する。

これと同時に、タンク１２を搭載する車両が動いていると、タンク１２内の液体１４も動き、タンク１２内に液体１４が跳ねる。その結果として生じた液体のしぶきや跳ね（鎖線の矢印で図示）は、少なくとも部分的に漏斗２８に収集される。次いで、漏斗２８に収集された液体は、漏斗２８の吐出端３２を通して、液体の流れとして吐出され、導管３４を介して導波管２０の基準部２６へ誘導される。次いで、導波管２０に導入された、この収集された液体は、導波管２０自体を介して、または導波管２０に設けられた孔（図１に図示せず）を介してタンク１２に戻すことができる。収集された液体（とりわけ、タンク１２が燃料タンクの場合は、ガソリン又は石油）が、導波管２０内を流れ、蒸発すると、温度やガス成分が、結果的には、温度とガス成分に依存する音速が、液体よりも上方に位置する導波管２０の全体にわたり（すなわち基準部２６、及び基準部２６と液面３６との間の導波管２０の部分において）均一化される。このことにより、より正確な液面レベルの測定が可能となる。なぜなら、基準部２６と液面３６との間の導波管２０の部分の音速は、基準測定で計算された測定時点の音速と実質的に同じとなるからである。このため、漏斗２８と誘導手段（図１の導管３４）は、導波管２０内に液体の流れを供給できるよう適切に寸法を決め、配置されなければならない。導波管２０は、音響信号が伝わることができる程度に十分なサイズであるが、同時に上述の均一化ならびに補償のために、収集された液体から蒸気が放出可能なサイズとしなければならない。

図１に図示の装置の変形態様では、導管３４の代わりに孔すなわち開口３８が使用され、その孔すなわち開口３８は、漏斗２８の吐出端３２を導波管２０に直接接続している（図２ａ）。導管３４を無くすことにより、部品数の少ない構造にすることができる。さらに、導管３２の代わりに、分岐導管４０などを使用して、液体を漏斗２８から導波管２０へ複数の位置で誘導することもできる（図２ｂ）。複数の位置で液体を導波管２０へ誘導することにより（分岐導管４０を使用することにより）、導管２０内の雰囲気をさらに均一にすることができる。さらに、導管４０の代わりにチューブやパイプ４２を使用してもよく、チューブやパイプ４２は、導波管２０の少なくとも一部分に隣接または接触させて配置するか、または導波管２０と一体成形され、収集された液体を導波管（２０）の外部に沿って誘導する（図２ｃ）。この場合、温度についてのみ対処されるが、液体がディーゼルの場合には、ガソリンや石油のように蒸発の程度が低いので、これで十分である。同時に、導波管に液体を誘導する開口やドレン用装置も必要ではなくなるので、構造やコストの面で有利となる。さらに、漏斗２８を傾けて、側方から飛来するしぶきや跳ねを捕捉するようにしてもよい（図２ｄ）。この場合、漏斗２８の内壁の水平面に対する角度は、測定装置１０の最大傾き角度より大きく設定して収集された跳ねを導管３２に流入させるようにすることが好ましい。しかしそうでなくとも、跳ねは、その運動エネルギによって導管３２内中に導入される可能性はある。さらに、漏斗２８の代わりに、傾けた収集流路すなわち樋（ｔｒｏｕｇｈ）４４を使用してもよい（図２ｅ）。流路４４は、開口３８の横断面積より大きな面積の液体捕捉面４５を有する。また、漏斗２８の代わりに、単純なカップまたは開放容器４６を使用し、少なくとも一つのチューブを介して、これらから導波管２０へ液体を導入するようにしてもよい。このチューブ４８は、液体が毛細管引力でカップ４６から導波管２０へ送られる程度に細いものである（図２ｆ）。さらに、漏斗２８の代わりに吸収材５０を使用し、吸収材５０の露出面である液体捕捉面によって、タンク１２内のあらゆる方向の跳ねを捕捉してもよい（図２ｇ）。吸収材５０は、導波管２０まで延在（延在部分５０’）してもよく、捕捉された液体は、導波管２０へ毛細管引力により送られる。液体捕捉面５１は、延在部分５０’が導波管２０へ入る開口よりも大きいことが好ましい。さらに、吸収材５０は、カップ４６から導波管２０へ液体を誘導する液体誘導手段として使用することもできる。上述の細いチューブ４８は、吸収材５０から導波管へ液体を誘導する手段として使用することもできる。さらに、複数の漏斗２８、または液体捕捉面を有する構成や手段を一つの測定装置に設けて、所望の量の液体を収集することもできる（図示しない）。

さらに、跳ねを捕捉することの他に、上述の種々の収集手段により、タンク内外の別の自由に移動している液体を捕捉することが可能である。この液体は、例えば、タンク１２への燃料の補給により生じる。

図３ａ〜図３ｃは、本発明の各実施例における保持部材の横断面を図示する概略側面図である。例えば、上述の測定装置１０において、保持部材は、導波管２０内へ流入した収集液体を、ある程度の時間導波管２０内に保持し、十分な量の液体を蒸発させることができる。とりわけ、この保持部材は、測定装置１０が傾いて、液体が瞬時に排出されてしまう場合に効果的である。

図３ａでは、保持部材が、導波管２０の底部内壁すなわち床５４に埋め込まれた開放容器すなわち凹部５２となっている。液体が導波管２０を通って床５４上を流れると、凹部５２は液体１４で満たされる。したがって、もし導波管２０の内面に沿う液体の流れが（一時的に）止まっても、導波管内に、すなわち保持凹部５２内にある程度液体が残り、この残った液体により導波管２０内のガス成分及び温度を安定させることができる。さらに、実質的に水平な床５４の凹部５２に液体がほぼ完全に満たされると、液体１４の表面は、導波管２０の床５４と実質的に同じレベルとなり、平滑な表面が形成される。これにより音波が乱されることなく通過することができる。図３ｃに図示の通り、保持凹部５２が設けられる内壁が概ね水平でない場合、液体吸収材で凹部５２を満たしてもよい。

図３ｂでは、保持部材として、流れ方向に対し横断する方向の溝５６が導波管２０の床５４に設けられている。これにより、溝５６を横切って床５４を流れる液体１４を減速して保持する。

図３ｃにおいて、保持部材は液体吸収材５８である。液体吸収材５８は、例えば、スポンジ状若しくは多孔質の材料又はフェルトなどであり、導波管２０を流れる液体１４を保持するようになっている。吸収材５８は、導波管２０に埋め込まれ、入ってくる音響信号すなわち音響パルスを乱さない（反射させない）ようにすることが好ましい。吸収材５８は、導波管２０の凹部６０（図３ａの凹部５２と同様）に寸法を合わせられ、この凹部６０に配置されており、音響信号を通すための平滑な面が形成される。吸収材５８は、随意の凹部６０とともに、水平に、垂直に、又は傾けて配置することが有利である。

なお、代替としてあるいは補完的に、上述の吸収材は、導波管２０を収容するか、又はその一部を形成するハウジング（図３ａ〜図３ｃに図示せず）内に配置してもよい。また、測定装置は、上述の保持部材を複数含んでもよく、また上述の各種の保持部材の組み合わせを含むものでもよい。また、上述の保持部材装置は、上記収集手段及び誘導手段の他に、導波管内への液体の流れを供給する手段や装置とともに使用してもよいし、その他各種の適用が可能である。

図４ａ〜図４ｃは、本発明の実施例の自動三方弁６２を示す概略断面図である。この弁６２はハウジング６４を含み、ハウジング６４は、二つの出口６８ａ、６８ｂにそれぞれ連通する一つの入口６６を有する。この例では、入口６６および出口６８ａ、６８ｂは、開口である。弁６２は、ハウジング６４内に配置された、少なくとも一部が球形で重みのある要素、例えば、球７０などをさらに含む。弁６２は、実質的に傾けられたり、遠心力が加えられたりしなければ、球７０が中間位置に位置して、入口６６から両出口６８ａ，６８ｂへ液体又は流体を通過させるようになっている（図４ａ）。例えば、ハウジング６４の床は、（弁６２がほぼ水平にある時の）最深中心点の両側に、それぞれ一つの出口６８ａ（６８ｂ）を有する凹面とすることができる。球７０は、中間部である最深中心点に留まっている。しかし、弁６２が、傾けられたり、遠心力が加えられたりすると、球７０は、弁６２の他の場所と関連して自重により移動し、一つの出口６８ａ（６８ｂ）を閉鎖するので、入口６６からの液体は、他方の出口６８ｂ（６８ａ）のみを通過することができる（図４ｂ、図４ｃ）。球７０のサイズは、各出口６８ａ（６８ｂ）を閉鎖し、（開口（図４）に留まることにより、または弁ハウジングのその他の適切な位置にある構造（図示せず）に留まることにより、）所定の傾き角度及び／又は所定の遠心力においてそこに留まるように設定されなければならない。さらに、入口６６は、中間位置にあるときに球７０で閉鎖されない位置に設定されなければならない。例えば、入口６６は、図４ａ〜図４ｃに図示の通り、ハウジング６４の頂部に位置するようにしてもよい。

弁６２は、上述の測定装置１０に用いられ、収集された液体を導波管２０の異なる場所へ自動的に振り分けることが有利である。とりわけ、装置が傾けられたり、遠心力が加えられたりするときに、通常排出される部分へ自動的に振り分ける。弁６２は、例えば、上述の分岐導管の一部として形成してもよいし、または、上述の収集手段と導波管との間に配置してもよい。しかし、弁６２は、上述の収集手段および誘導手段の他に、導波管に液体の流れを供給する手段または装置とともに使用してもよいし、その他各種の適用が可能である。

図５ａ〜図５ｂは、本発明の一実施例による液位測定装置のハウジング７２の断面図である。このハウジング７２は、（とりわけ）導波管の一部分７４を構成している。導波管は、例えば、上述の導波管２０であってもよい。その一部分７４を、上述の基準部２６の少なくとも一部に相当させてもよい。そして、ハウジング７２が、上述の測定装置１０の一部を構成してもよい。図５ａは、ハウジング７２の水平断面図である。図５ｂは、図５ａのＩ−Ｉ線におけるハウジング７２の垂直断面図である。

ハウジング７２は、第１の部品（上部部分）７６を含んでいる。第１の部品７６の表面７８には、凹部８０があり、導波管部分７４を画成している。凹部８０は、渦巻き形状をなして、ハウジング７２の一端からハウジング７２の中心位置へ延びている。凹部８０に沿って、突条８２が実質的に同じ渦巻き形状をなして延びている。突条８２の先端において、溝８４が設けられている。結果的に、溝８４も凹部７６に沿って延びている。ハウジング７２を構成する第２の部品（下部部分）８８の表面８６が、第１の部品７６の表面７８に面して設けられる。第２の部品８８の表面８６は凹部９０を有し、凹部９０は第１の部品７６の突条８２と整合し、少なくとも部分的に係合する。第２の部品８８の凹部９０の間にある表面８６の部分は、第１の部品７６の凹部８０を実質的に閉鎖して上述の導波管部分７４を画成している。したがって、導波管部分７４は、ハウジング７２の一端から中心部へ延びている。さらに、流路９２が、導波管部分７４／凹部８０に沿ってハウジング７２の一端から中央部へ延びている。この流路９２は、第１の部品７６と第２の部品８８を組み付けた際に、第１の部品７６の突条８２の溝８４と第２の部品８８の凹部９０とによって画成される。寸法を一致させないことにより、または貫通孔を設けることにより、または部分７４／流路９２に沿って導波管部分７４と流路９２との間に意図的に小さなピン９４を配置することにより、小さな隙間９６が導波管７４と流路９２との間に画成される。さらに、第２の部品８８は、ある程度可撓性のあるものとすると有利である。そうすることにより、流路９２と導波管部分７４との間の密封を容易にし、第１の部品７６と第２の部品８８との組み付けをより簡単にする。第２の部品８８の輪郭は、例えば、図５ｂに図示の通り、第２の部品８８の凹部が形成された形状としてもよい。

上述の測定装置１０に関して、導波管部分７４の目的は、ハウジング７２の中心位置にある、導波管部分７４の一端に適宜配置されたトランスデューサ１６に対して送受信される音響信号を導くことである。導波管２０の一部を構成する付加的な導波管部分９８を、ハウジング７２の一端における導波管部分７４の端部に配置して、さらに液体表面に向けて音響信号を双方向に導くようにしてもよい。また、流路９２の目的は、測定装置１０が設けられたタンクから、液体、例えば漏斗２８により収集された液体を導くことである。漏斗２８は、ハウジング７２の一端において、流路９２の一端に、例えば導管３４を介して接続されることが好ましい。さらには、漏斗２８（または別の漏斗、または収集手段）は、別の位置で流路９２の一端に流体接続してもよく、流路９２に供給される液体を流路９２の別の各部分にも供給するようにしてもよい。流路９２の種々の部分への液体の振り分け（したがって、以下に説明するように導波管部分７４の種々の場所への振り分け）は、例えば、漏斗２８と流路９２との間に設けられた上述の自動三方弁６２を用いて制御するようにしてもよい。流路９２の液体は、隙間９６を通って導波管部分７４の種々の場所に達し、導波管部分７４内に一様な雰囲気をもたらすことができる。同時に、隙間９６は、その中にある液体により密封されるので、導波管部分７４を通ってトランスデューサ１６へ送受信する音響信号に影響を与えたり、乱したりすることがない。よって、このハウジング７４は、送液する手段が音響信号の伝播に重大な影響を与えることなく、導波管部分７４に液体を供給することができる。結果として、タンクの液位をより正確に測定することが可能となる。

なお、上述のハウジングは、上記の収集手段や誘導手段の他に、液体の流れを導波管へ供給する手段や装置とともに使用してもよい。さらに、上述のいずれの保持部材もハウジング中に組み込んで使用してもよい。さらに、ドレン穴１００を導波管部分７４の床に設けて導波管部分７４に液体が溢れないようにしてもよい。ドレン穴１００の適切な位置としては、例えば、ハウジング５２が傾けられたり、遠心力が加えられたりした際などに液体が溜まってしまうような導波管部分７４の曲線部に配置してもよい（図５ａ参照）。さらにハウジング７２に上述したよりもより多くのピン９４を設けるようにしてもよい。

当業者は、上述の本発明の実施例に制約されることなく本発明を実現可能である。そして、添付の特許請求の範囲に記載される範囲内で様々な修正および変更が可能である。例えば、上述の実施例では、音響パルスを用いたが、本発明の測定装置は、定在波測定などの他の測定方法に使用してもよい。さらには、上述の実施例とその変形例を様々に組み合わせてもよい。

Claims (12)

1. タンク（１２）内の液体（１４）の液位を補償測定する装置（１０）において、前記装置（１０）は、
   音響信号を送受信するトランスデューサ（１６）と、
   前記トランスデューサ（１６）に結合され、前記液体中へ延在する導波管（２０）と、
   前記液体の自由に移動している部分を収集するための収集手段（２８，４４，４６，５０）と、
   前記収集手段により収集された液体から生じる流体を、動作時に前記液位よりも上方に位置する前記導波管の一部分内へ、または前記一部分に沿って誘導する誘導手段（３４，３８，４０，４２，４８，５０’）とを含み、
   前記液位よりも上方に位置する前記導波管の全体にわたり、ガスの成分及び／又は温度を均一化し、よって前記導波管内の音速を均一化し、
   前記収集手段は、液体捕捉面または開口（３０）を有し、前記誘導手段は、前記導波管内への開口（３８）を有し、前記収集手段の前記液体捕捉面または開口（３０）は、前記誘導手段の前記開口（３８）よりも大きな面積を有している、液位を補償測定する装置。
2. 前記装置は、前記導波管内に配置された少なくとも一つの基準要素（２４）をさらに含み、前記トランスデューサと前記基準要素との間の前記導波管部分が基準部（２６）として定義され、前記誘導手段は、前記収集手段により収集された液体から生じる流体を前記基準部内へ、または前記基準部に沿って誘導するように構成されている、請求項１に記載された液位を補償測定する装置。
3. 前記収集手段は、収集された液体を流出させるようになっている、請求項１または請求項２に記載された液位を補償測定する装置。
4. 前記誘導手段は、収集された液体を毛細管引力で移送するようになっている、請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載された液位を補償測定する装置。
5. 前記装置は、動作時、少なくとも一時的に装置内に液体を保持する、少なくとも一つの保持部材（５２，５６，５８）をさらに含む、請求項１に記載された液位を補償測定する装置。
6. 前記少なくとも一つの保持部材は、動作時、前記装置内の所定の位置に少なくとも一時的に液体を保持するようになっている、請求項５に記載された液位を補償測定する装置。
7. 前記少なくとも一つの保持部材は、前記導波管の壁とレベルが合うように前記導波管に埋め込まれている、請求項５または請求項６に記載された液位を補償測定する装置。
8. 前記装置は、弁（６２）をさらに含み、前記弁（６２）は、前記収集手段と前記導波管との間に配置されており、前記弁は、液体を導入する入口（６６）と、前記入口とそれぞれ流体連通する二つの出口（６８ａ，６８ｂ）と、重力及び／又は遠心力に応じて動作可能であり前記装置が傾いた際に前記出口のいずれか一つを自動的に閉鎖する球状要素（７０）とを有している、請求項１に記載された液位を補償測定する装置。
9. 前記導波管の一部分（７４）は、第１の部品（７６）と第２の部品（８８）とによって形成され、前記第１の部品（７６）は、前記導波管部分を画成する凹部（８０）と、前記凹部に沿って延びる溝が設けられた突条（８２）とを有する面（７８）を有し、前記第２の部品（８８）は、前記第１の部品の前記凹部を閉ざして前記導波管部分を形成し、さらに前記第１の部品の前記突条と整合し係合する凹部（９０）を有する面（８６）を有し、前記第１の部品の前記突条の前記溝と前記第２の部品の前記凹部とによって前記導波管部分に沿って延びる流路（９２）が形成されており、それにより、動作時、液体が前記流路と前記導波管部分との間を進む際に、前記流路と前記導波管部分との間の小さな隙間が、液体により密封されている、請求項１に記載された液位を補償測定する装置。
10. 前記装置が、前記流路と前記導波管部分との間に突起（９４）をさらに含み、前記流路と前記導管部分との間に前記小さな隙間が形成され、動作時、前記隙間を通して前記流路内の液体が前記導波管部分に流入可能である、請求項９に記載された液位を補償測定する装置。
11. タンク（１２）内の液体（１４）の液位を補償測定する方法において、前記方法は、
    トランスデューサ（１６）から、液体中へ延在する導波管（２０）内へ、音響信号を送信するステップと、
    前記導波管から前記トランスデューサへ向かう反射音響信号を受信するステップと、
    前記液体の自由に移動している部分を収集するステップと、
    前記収集するステップで収集した液体から生じる流体を、動作時に前記液位よりも上方に位置する前記導波管の一部分内へ、または前記一部分に沿って誘導するステップとを含み、
    それにより、前記液位よりも上方に位置する前記導波管の全体にわたり、ガスの成分及び／又は温度を均一化し、よって前記導波管内の音速を均一化し、
    前記収集手段は、液体捕捉面または開口（３０）を有し、前記誘導手段は、前記導波管内への開口（３８）を有し、前記収集手段の前記液体捕捉面または開口（３０）は、前記誘導手段の前記開口（３８）よりも大きな面積を有している、液位を補償測定する方法。
12. 動作時、少なくとも一時的に前記装置内に液体を保持するステップをさらに含む、請求項１１に記載された方法。
    

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