JPH0620977Y2 - Volume measuring device - Google Patents

Volume measuring device

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JPH0620977Y2
JPH0620977Y2 JP1988115183U JP11518388U JPH0620977Y2 JP H0620977 Y2 JPH0620977 Y2 JP H0620977Y2 JP 1988115183 U JP1988115183 U JP 1988115183U JP 11518388 U JP11518388 U JP 11518388U JP H0620977 Y2 JPH0620977 Y2 JP H0620977Y2
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JP
Japan
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tank
volume
pressure
frequency
pass filter
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JP1988115183U
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Japanese (ja)
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JPH0237326U (en
Inventor
克司 大根田
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株式会社カンセイ
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Publication date
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Description

【考案の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この考案は、タンク内に収納された液体の体積を測定す
る体積測定装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention relates to a volume measuring device for measuring the volume of a liquid contained in a tank.

[従来の技術] 従来のこの種の体積測定装置としては第17図乃至第2
1図に示す如きものがある。以下、この従来例について
具体的に述べる。
[Prior Art] As a conventional volume measuring apparatus of this type, FIGS.
There is one as shown in Fig. 1. Hereinafter, this conventional example will be specifically described.

第17図は液面位測定開始の初期状態を示し、また第1
8図は液面位の測定過程における状態を示す図であっ
て、ピストン(体積変化手段)7がシリンダ(体積変化
量)8の最深部まで移動させられたとき、すなわち最大
ストローク移動したときの状態を示す。
FIG. 17 shows the initial state when the liquid level measurement is started, and
FIG. 8 is a diagram showing a state in the process of measuring the liquid level, which is obtained when the piston (volume change means) 7 is moved to the deepest part of the cylinder (volume change amount) 8, that is, when the maximum stroke is moved. Indicates the status.

第17図においてタンク3の体積をVT、その空洞部分
すなわち液体4が満たされていない部分の体積V2、シ
リンダ8の最大体積変化量に対応する体積をV0(≪
1,V2)、補正室9の体積をV1、タンク3内の圧力
をP0とし、かつバルブ10が解放されているものとす
ると、ポアッソン(Poisson)の法則に基づいて P0(V2+v0+V1γ=nRT0 が成立する。なお、nはシリンダ8、補正室9及びタン
ク3の夫々の空洞部の気体のモル数、Rはガス定数、T
0は気体の絶対温度、γは定圧比熱と定積比熱の比を示
す。
In FIG. 17, the volume of the tank 3 is V T , the volume V 2 of its hollow portion, that is, the portion not filled with the liquid 4, and the volume corresponding to the maximum volume change amount of the cylinder 8 are V 0 (<<
V 1 , V 2 ), the volume of the correction chamber 9 is V 1 , the pressure in the tank 3 is P 0 , and the valve 10 is open, P 0 (based on Poisson's law) V 2 + v 0 + V 1 ) γ = nRT 0 holds. In addition, n is the number of moles of gas in each cavity of the cylinder 8, the correction chamber 9 and the tank 3, R is a gas constant, T
0 is the absolute temperature of the gas, and γ is the ratio of the constant pressure specific heat and the constant volume specific heat.

ここでピストン7が、断熱を保持した状態で最大ストロ
ーク移動させられると、第18図の如くv0=0となる
と共にタンク3内圧力がΔP0だけ増加し、 (P0+ΔP0)(V2+V1γ=nRT0 が成立する。これより、 P(V2+v0+V1γ=(P0+ΔP0)(V2+V1)γ…(1) 式(1)は、近似的に となり、タンク3の空洞部分の体積V2は、 となる。
Here, when the piston 7 is moved by the maximum stroke while keeping the heat insulation, v 0 = 0 as shown in FIG. 18 and the pressure in the tank 3 increases by ΔP 0 , and (P 0 + ΔP 0 ) (V 2 + V 1 ) γ = nRT 0 holds. From this, P (V 2 + v 0 + V 1 ) γ = (P 0 + ΔP 0 ) (V 2 + V 1 ) γ (1) Equation (1) is approximately And the volume V 2 of the hollow portion of the tank 3 is Becomes

次に第17図及び第18図においてバルブ10を閉成す
ると、補正室9とタンク3との通気性は完全に遮断さ
れ、上記の如く第17図においては、 P0(v0+V1γ=nRT0 が成立し、また第18図においてはv0=0となり、タ
ンク3内圧力がΔP0′だけ増加するので、 (P0+ΔP0′)V1 γ=nRT0 が成立する。これにより、 P0(v0+V1γ=(P0+ΔP0′)V1 γ…(3) 式(3)は、近似的に となり、これより となる。ここでシリンダ8の最大体積変化量に対応する
体積v0および補正室9の体積V1は既知で、かつΔ
0′は測定することができるのでγP0の値を求めるこ
とができる。これによって、式(2)におけるタンク3の
空洞部分の体積V2は、算出可能となり液体4の体積VL
は、VT−V2によって求めることができる。なお、第1
7図および第18図における3aはエンジンにガソリン
等の液体4を供給するパイプである。
Next, when the valve 10 is closed in FIGS. 17 and 18, the air permeability between the correction chamber 9 and the tank 3 is completely cut off. As described above, in FIG. 17, P 0 (v 0 + V 1 ) Since γ = nRT 0 holds, and v 0 = 0 in FIG. 18 and the pressure in the tank 3 increases by ΔP 0 ′, (P 0 + ΔP 0 ′) V 1 γ = nRT 0 holds. Thus, P 0 (v 0 + V 1 ) γ = (P 0 + ΔP 0 ′) V 1 γ (3) Equation (3) is approximately And from this Becomes Here, the volume v 0 corresponding to the maximum volume change amount of the cylinder 8 and the volume V 1 of the correction chamber 9 are known, and Δ
Since P 0 ′ can be measured, the value of γP 0 can be obtained. As a result, the volume V 2 of the hollow portion of the tank 3 in the equation (2) can be calculated, and the volume V L of the liquid 4 can be calculated.
Can be determined by V T −V 2 . The first
Reference numeral 3a in FIGS. 7 and 18 denotes a pipe for supplying a liquid 4 such as gasoline to the engine.

次に、上記の如く説明した考案の原理に基づく具体的装
置の例の構成を第19図及び第20図を参照して説明す
る。なお、第19図において第17図と同一構成の部分
には同一符号を付してその説明を省略する。
Next, the structure of an example of a concrete device based on the principle of the invention described above will be described with reference to FIGS. 19 and 20. In FIG. 19, the same components as those in FIG. 17 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

7はピストンで、周面に磁極を有する円盤状の永久磁石
からなると共にその周面には磁性流体7aが吸着され、
後述のシリンダ8との隙間を塞ぎ、通気を防止し、かつ
シリンダ8内をピストン7が摺動するときの摩擦を小さ
くしている。なお、ピストン7の周面にOリングを取り
付けることによって通気を防止してもよい。8はシリン
ダで、その一端開口部8aは補正室9に連通されると共
に、他端を開口している。9は補正室で、その体積V1
がタンク3の全体積VTに対して充分に小さく設定され
ていると共に、シリンダ8の最大体積変化量すなわちピ
ストン7の摺動によって変化する最大体積v0に対し
て、例えば10倍の体積に設定されて、ピストン7の一
往復によって、内部の圧力変化は、正弦波状に変化する
(これは後述のモータ16の定速回転による)。また補
正室9は、電磁バルブ10及び第1のパイプ11を直列
に介してタンク3の液体注入口5の開口縁の近くに接続
され、気体がタンク3内と補正室9との間を流通できる
ように設定されている。なお第1のパイプ11の液体注
入口5、電磁バルブ10間の一部は、該液体注入口の開
口縁より高く位置せしめられており、液体4が液体注入
口5の開口縁まで注入されても補正室9内に液体4が流
れ込まないように設定されている。12は圧力センサ
で、基準圧力室12a、検出圧力室12b、その双方の圧力室
12a,12bを仕切り、かつその双方の圧力室の圧力の差に
比例して歪板12c及び該歪板に貼付けられているストレ
インゲージ等の圧力センサ本体12dからなり、その基準
圧力室12aは空洞室13及び微細管の第2のパイプ14
に直列に第1のパイプ11に連通され、その空洞室13
及び第2のパイプ14は、タンク3内の圧力変動を吸収
し空気圧フィルタを構成している。また検出圧力室12b
は補正室9に連通され、圧力センサ本体12dは歪板12cが
受ける双方の圧力室12a、12bの圧力差を検出して電気信
号に変換する。15は円板で、透孔15aが設けられてい
ると共に、ピストン7を往復直線運動させるためのクラ
ンク15bの一端が連結させられている。また円板15
は、後述のモータ16の回転軸に図示されない減速ギア
を介して連結されている。
Reference numeral 7 denotes a piston, which is composed of a disk-shaped permanent magnet having magnetic poles on its peripheral surface, and the magnetic fluid 7a is adsorbed on its peripheral surface.
A gap with a cylinder 8, which will be described later, is closed, ventilation is prevented, and friction when the piston 7 slides in the cylinder 8 is reduced. Note that ventilation may be prevented by attaching an O-ring to the peripheral surface of the piston 7. Reference numeral 8 is a cylinder, one end opening 8a of which is communicated with the correction chamber 9 and the other end of which is open. Reference numeral 9 is a correction chamber, the volume of which is V 1
Is set to be sufficiently small with respect to the total volume V T of the tank 3, and is, for example, 10 times the maximum volume change amount of the cylinder 8, that is, the maximum volume v 0 that changes by sliding of the piston 7. Once set, one reciprocation of the piston 7 causes the internal pressure change to change in a sinusoidal manner (this is due to the constant-speed rotation of the motor 16 described later). Further, the correction chamber 9 is connected near the opening edge of the liquid injection port 5 of the tank 3 via the electromagnetic valve 10 and the first pipe 11 in series, and gas flows between the inside of the tank 3 and the correction chamber 9. It is set to be possible. A part of the first pipe 11 between the liquid injection port 5 and the electromagnetic valve 10 is positioned higher than the opening edge of the liquid injection port, and the liquid 4 is injected up to the opening edge of the liquid injection port 5. Is also set so that the liquid 4 does not flow into the correction chamber 9. Reference numeral 12 is a pressure sensor, which is a reference pressure chamber 12a, a detection pressure chamber 12b, and both pressure chambers.
Partitions 12a and 12b, and is composed of a strain plate 12c and a pressure sensor main body 12d such as a strain gauge attached to the strain plate in proportion to the pressure difference between the pressure chambers, and the reference pressure chamber 12a is a cavity. Chamber 13 and second pipe 14 of fine tube
Is connected in series to the first pipe 11, and the cavity 13
The second pipe 14 absorbs pressure fluctuations in the tank 3 and constitutes an air pressure filter. In addition, the detection pressure chamber 12b
Is communicated with the correction chamber 9, and the pressure sensor main body 12d detects the pressure difference between the pressure chambers 12a and 12b received by the strain plate 12c and converts it into an electric signal. Reference numeral 15 is a disk, which is provided with a through hole 15a and is connected with one end of a crank 15b for linearly reciprocating the piston 7. Also the disk 15
Is connected to a rotating shaft of a motor 16 described later via a reduction gear (not shown).

17は光センサで、ピストン7が最大に後退した位置で
透孔15aに対面するように設けられており、円板15の
透孔15aを検出する。18はモータ駆動制御回路で、電
源投入直後にモータ16を回転せしめるための信号の供
給を後述の演算処理回路21から受け、光センサ17の
位置に円板15の透孔15aを一致させる為の信号をモー
タ16に供給する。またモータ駆動制御回路18は後述
の演算処理回路21から前記信号とは別の信号を受け
て、モータ16を一定角速度ω0で回転駆動せしめるた
めの駆動信号をモータ16に供給する。19はバンドパ
スフィルタで、モータ16の角速度ω0に対応する周波
数成分のみを抽出して出力するように設定されており、
圧力センサ12で発生するノイズ成分、タンク3内の温
度上昇に対応して圧力センサ12で発生するドリフト成
分等を除去する。20は振幅検出回路で、バンドバスフ
ィルタ19の出力を入力し、その波高値を検出する。2
1は演算処理回路で、CPU(CENTRAL PROCESSOR UNIT)、R
OM(READ ONLY MEMORY)等からなり、振幅検出回路20の
出力を入力して、次のごとき演算処理を実行することに
よってタンク3内の液面位を算出し、算出結果を表示部
22に供給して表示せしめる。
An optical sensor 17 is provided so as to face the through hole 15a at a position where the piston 7 is retracted to the maximum, and detects the through hole 15a of the disc 15. Reference numeral 18 denotes a motor drive control circuit for receiving a signal for rotating the motor 16 immediately after turning on the power from an arithmetic processing circuit 21 which will be described later, and for matching the position of the optical sensor 17 with the through hole 15a of the disk 15. The signal is supplied to the motor 16. Further, the motor drive control circuit 18 receives a signal other than the above signal from the arithmetic processing circuit 21 described later, and supplies the motor 16 with a drive signal for rotationally driving the motor 16 at a constant angular velocity ω 0 . Reference numeral 19 denotes a bandpass filter, which is set to extract and output only the frequency component corresponding to the angular velocity ω 0 of the motor 16.
A noise component generated in the pressure sensor 12 and a drift component generated in the pressure sensor 12 in response to the temperature rise in the tank 3 are removed. An amplitude detection circuit 20 receives the output of the bandpass filter 19 and detects its peak value. Two
1 is an arithmetic processing circuit, which is a CPU (CENTRAL PROCESSOR UNIT), R
It is composed of OM (READ ONLY MEMORY) and inputs the output of the amplitude detection circuit 20 and executes the following arithmetic processing to calculate the liquid level in the tank 3 and supply the calculation result to the display unit 22. And display it.

次に演算処理回路21の作動を第21図に示すフローチ
ャートに基づいて説明する。
Next, the operation of the arithmetic processing circuit 21 will be described based on the flowchart shown in FIG.

第21図に於て、電源を投入すると、スタートステップ
100から初期設定ステップ101に進み、演算処理回路21
を構成するCPU等が初期設定され、かつその初期設定後
所定時間が経過するとバルブ閉成信号の出力開始ステッ
プ102では、バルブ10を閉成するための信号を演算処
理回路21から図示されない駆動回路を介してバルブ1
0に供給する。次に係数推定ステップ103に進み、ピス
トン7を複数回往復運動させることによって式(4)にお
ける係数γP0値を推定する。すなわち、ROMに記憶され
た補正室9の体積V1及びシリンダ8の最大体積変化量
に対応する体積v0並びに圧力センサ12によって測定
された補正室9内の圧力変化幅ΔP0′(前記ピストン
7の複数回の往復運動の圧力変化幅の平均値)によって
γP0を式(4)のγP0=ΔP0′V1/V0に基づいて求め
る。求めた後、バルブ閉成信号の出力停止ステップ104
に進み、バルブ10を開放するためにバルブ10へのバ
ルブ閉成信号の供給が停止され、次のタンク内空洞体積
の算出ステップ105に進み、前記係数推定ステップ103で
のピストン7の往復運動の回数よりも多い回数ピストン
7を往復運動させることによって、ステップピストン10
5では、前のステップ103で求めた係数γP0、ROMに記憶
されたシリンダ8の最大体積変化量に対応する体積
0、該体積v0と同様にROMに記憶された補正室9の体
積V1及び圧力センサ12によって検出された圧力ΔP0
(前記ピストン7の複数回の往復運動の圧力変化幅の平
均値)に基づいてタンク3内空洞部分の体積V2を求
め、次に液面位算出ステップピストン106に進み、直前
のステップピストン105で求めたタンク3内空洞部分の
体積V2をROMに記憶されたタンク3の全体積VTから減
算することによって液体4の体積VLを算出する。更に
次の液面位信号発生ステップ107に進み、このステップ1
07で表示部22に対して液面位を表示させるための信号
を演算処理回路21から供給し、その後バルブ閉成信号
の出力開始ステップ102に戻る。その後は、上記の動作
が周期的又は非周期的に繰り返される。なおタンク内空
洞体積の算出ステップ105と液面位算出ステップ106との
間には、タンク3内の空洞部分の体積が大きく変化した
場合のキャンセルステップ(図示せず)が設けられてい
る。
In Fig. 21, when the power is turned on, the start step
The processing proceeds from 100 to the initialization step 101, and the arithmetic processing circuit 21
When the CPU and the like constituting the above are initialized and a predetermined time has elapsed after the initialization, in the step 102 of starting the output of the valve closing signal, a signal for closing the valve 10 is output from the arithmetic processing circuit 21 to a drive circuit (not shown). Through valve 1
Supply to 0. Next, in the coefficient estimation step 103, the coefficient γP 0 value in the equation (4) is estimated by reciprocating the piston 7 a plurality of times. That is, the volume V 1 of the correction chamber 9 stored in the ROM, the volume v 0 corresponding to the maximum volume change amount of the cylinder 8 and the pressure change width ΔP 0 ′ in the correction chamber 9 measured by the pressure sensor 12 (the piston ΓP 0 is calculated based on γP 0 = ΔP 0 ′ V 1 / V 0 of the equation (4) by the average value of the pressure change widths of the reciprocating motions of 7). After obtaining, stop the output of the valve closing signal Step 104
Then, the supply of the valve closing signal to the valve 10 is stopped to open the valve 10, the process proceeds to the next step 105 for calculating the cavity volume in the tank, and the reciprocating motion of the piston 7 in the coefficient estimating step 103 is performed. By reciprocating the piston 7 more times than the number of times, the step piston 10
In 5, the previous coefficient GanmaP 0 determined in step 103, the volume v 0 corresponding to the maximum volume change in the cylinder 8, which is stored in the ROM, the volume of said volume v 0 and the correction chamber 9 stored likewise in the ROM V 1 and the pressure ΔP 0 detected by the pressure sensor 12.
The volume V 2 of the hollow portion in the tank 3 is obtained based on (the average value of the pressure change width of the reciprocating motion of the piston 7), and then the liquid level calculation step piston 106 is executed. The volume V L of the liquid 4 is calculated by subtracting the volume V 2 of the hollow portion in the tank 3 obtained in step 1 from the total volume V T of the tank 3 stored in the ROM. Further, the process proceeds to the next liquid level signal generation step 107, and this step 1
At 07, a signal for displaying the liquid level on the display unit 22 is supplied from the arithmetic processing circuit 21, and then the process returns to the step 102 of starting the output of the valve closing signal. After that, the above operation is repeated periodically or aperiodically. A cancel step (not shown) is provided between the in-tank cavity volume calculation step 105 and the liquid level calculation step 106 when the volume of the cavity portion in the tank 3 changes significantly.

[作用] 次に、上記構成の作動を説明する。電源が投入されると
光センサ17からモータ駆動制御回路18に透孔15aを
光センサ17の位置に一致させるための信号が供給さ
れ、モータ16が回転されて光センサ17の位置に円板
15の透孔15aが一致せしめられる。なおこの作動は電
源投入直後から所定時間内に終了させられる。その後、
演算処理回路21からバルブ10にバルブ閉成信号が供
給されることによってバルブ10が閉成され、更に演算
処理回路21からモータ駆動制御回路18にモータ16
の複数回の回転開始を指示する信号が供給される。該信
号が供給されるとモータ駆動制御回路18は、モータ1
6を一定角速度ω0で一方向に指示された回転数だけ回
転せしめ、モータ16の回転軸に連結された円板15が
回転させられることによってクランク15bを介してピス
トン7がシリンダ8内を往復運動し、シリンダ8の最大
体積変化量に相当する体積V1の部分の空気を補正室9
に送り込んだり、補正室9の空気を吸い込んだりし、補
正室9内の圧力を正弦波状に変化せしめると、圧力セン
サ12の検出圧力室12bの圧力は、補正室9の圧力が伝
わることによって正弦波状に変化し、タンク3内圧力と
等しい基準圧力室12aの圧力との差が、圧力センサ本体1
2cによって検出され、正弦波状の電気信号に変換され
る。その信号はバンドパスフィルタ19を介して振幅算
出回路20に供給され、その波高値が検出される。検出
された波高値は、演算処理回路21に供給され平均化さ
れることによって、係数γP0が算出され、CPU内のレジ
スタ等に記憶される。その後、演算処理回路21からバ
ルブ10にバルブ閉成信号の供給が停止されて、バルブ
10は開放され、さらにモータ16は係数γP0を算出
するときよりも多くの回数回転させられることによって
式(2)の演算がなされ、タンク3内の液体4の体積が算
出され、その算出結果は表示部22に表示される。以
後、上記動作が繰り返され、バルブ10が閉成される毎
に係数γP0が更新されて記憶され、再度新たに液面位
が算出される。
[Operation] Next, the operation of the above configuration will be described. When the power is turned on, a signal for matching the through hole 15a with the position of the optical sensor 17 is supplied from the optical sensor 17 to the motor drive control circuit 18, the motor 16 is rotated, and the disk 15 is placed at the position of the optical sensor 17. The through holes 15a are aligned with each other. This operation is completed within a predetermined time immediately after the power is turned on. afterwards,
The valve 10 is closed by the valve closing signal being supplied from the arithmetic processing circuit 21 to the valve 10. Further, the arithmetic processing circuit 21 causes the motor drive control circuit 18 to transmit the motor 16 to the valve 10.
A signal instructing the start of multiple rotations is supplied. When the signal is supplied, the motor drive control circuit 18 causes the motor 1
6 is rotated at a constant angular velocity ω 0 in one direction by the indicated number of rotations, and the disk 15 connected to the rotation shaft of the motor 16 is rotated, whereby the piston 7 reciprocates in the cylinder 8 via the crank 15b. The air in the portion of the volume V 1 that moves and corresponds to the maximum volume change amount of the cylinder 8 is corrected.
When the pressure in the correction chamber 9 is changed to a sine wave by sucking the air in the correction chamber 9 or sucking the air in the correction chamber 9, the pressure in the detection pressure chamber 12b of the pressure sensor 12 is sine by transmitting the pressure in the correction chamber 9. The difference between the pressure in the tank 3 and the pressure in the reference pressure chamber 12a, which changes in a wavy manner, is equal to the pressure sensor body 1
It is detected by 2c and converted into a sinusoidal electric signal. The signal is supplied to the amplitude calculation circuit 20 via the bandpass filter 19, and the peak value thereof is detected. The detected peak value is supplied to the arithmetic processing circuit 21 and averaged, whereby the coefficient γP 0 is calculated and stored in a register or the like in the CPU. Thereafter, the supply of the valve closing signal from the arithmetic processing circuit 21 to the valve 10 is stopped, the valve 10 is opened, and the motor 16 is rotated more times than when the coefficient γP 0 is calculated. The calculation of 2) is performed, the volume of the liquid 4 in the tank 3 is calculated, and the calculation result is displayed on the display unit 22. After that, the above operation is repeated, and the coefficient γP 0 is updated and stored every time the valve 10 is closed, and a new liquid level is calculated again.

[考案が解決しようとする課題] しかしながら、このような従来の体積測定装置にあって
は、係数γP0を推定するために、タンク3と補正室9
とをバルブ10を介して連結する構成となり装置全体の
形状が大型化するという問題点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in such a conventional volume measuring apparatus, in order to estimate the coefficient γP 0 , the tank 3 and the correction chamber 9 are
There is a problem that the configuration is connected via the valve 10 and the overall shape of the device becomes large.

また、バルブ10に開口断面積の小さなものを用いると
流量抵抗が大きくなり、バルブ10を開口し、加圧した
場合に、補正室9とタンク3内の空洞部分とが連通した
1つの空間として見做されず、別個の空間となってしま
い、測定誤差を生じさせる原因となる問題点があり、こ
れを避けるために、ピストン7の駆動角周波数ω0を非
常に小さくすると測定時間が長くなるという問題点があ
った。そこで開口断面積の大きなバルブを用いることが
考えられるが、そうするとコストアップになるという問
題点があった。
If a valve having a small opening cross-sectional area is used as the valve 10, the flow resistance becomes large, and when the valve 10 is opened and pressurized, the correction chamber 9 and the hollow portion in the tank 3 communicate with each other to form one space. There is a problem that it is not considered and becomes a separate space, which causes a measurement error. To avoid this, if the driving angular frequency ω 0 of the piston 7 is made extremely small, the measurement time becomes long. There was a problem. Therefore, it is conceivable to use a valve having a large opening cross-sectional area, but there is a problem in that cost increases.

[課題を解決するための手段] この考案は、上記従来の問題点に着目して成されたもの
で、タンク内の一部に、タンク内収容物が入り込まない
空洞部を形成し、この空洞部内体積を可変させるための
体積変化手段と、この体積変化手段に、被測定物である
液体の跳ね上り等による外力負荷が作用されることがな
いようにするための筒状保護筒と、上記体積変化手段の
動作に伴なう空洞部内圧力変化を検出する圧力センサを
設けて、その圧力センサからの出力信号でタンク内収容
物の体積を正確に測定することができるようにした体積
測定装置を提供することにある。
[Means for Solving the Problem] The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and a cavity is formed in a part of the tank so that the contents in the tank do not enter the cavity. A volume changing means for changing the internal volume, a tubular protective cylinder for preventing an external force load from being applied to the volume changing means due to splashing of the liquid to be measured, A volume measuring device provided with a pressure sensor for detecting a pressure change in the cavity accompanying the operation of the volume changing means, and capable of accurately measuring the volume of the contents in the tank by an output signal from the pressure sensor. To provide.

[実施例] 以下に本考案の実施例を第1図乃至第16図に基づいて
詳細に説明する。
[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to FIGS. 1 to 16.

まず第1図乃至第6図において、原理説明を行なうと、
30は例えば液体、粉体、粒体、異形状物体等を収納す
る異形状のメインタンクであって、このメインタンク3
0には連結パイプ32を介して補正用タンク31が連通
されている。また上記異形状メインタンク30の上部に
は小径の通気孔35が穿設されている。上記補正用タン
ク31の上部には例えばピストン、ベローズ、ダイヤフ
ラム等の体積変化手段(機構)33が設けられていて、
この体積変化機構33の動作によって補正用タンク31
内の体積を変化させることができるようになっている。
なお第5図においては、補正用タンク31内の内圧を検
出するためのゲージ圧力センサ34が設けられている。
First, referring to FIGS. 1 to 6, the principle will be described.
Reference numeral 30 denotes an irregularly shaped main tank that stores liquids, powders, particles, irregularly shaped objects, and the like.
A correction tank 31 is connected to 0 via a connecting pipe 32. Further, a small-diameter vent hole 35 is formed in the upper portion of the irregularly shaped main tank 30. A volume changing means (mechanism) 33 such as a piston, a bellows, a diaphragm, etc. is provided above the correction tank 31.
By the operation of the volume changing mechanism 33, the correction tank 31
The volume inside can be changed.
Note that in FIG. 5, a gauge pressure sensor 34 for detecting the internal pressure in the correction tank 31 is provided.

以上が本実施例の構成であって、次にその構成による測
定原理を説明する。
The above is the configuration of the present embodiment. Next, the measurement principle of the configuration will be described.

測定原理 (1)第1図のような連結タンクシステムを考える。これ
は体積V1,V2の2種類のタンク31,30によって構
成される。タンク31,30は流量抵抗r1のパイプ3
2によって接続されており、タンク30の通気孔35は
流量抵抗r2である。双方のタンク30,31内の気体
の比熱比をγ、気体定数をR、タンク31の熱時定数を
τとする。タンク31に、ピストン、ダイヤフラム、ベ
ローズ等を用いた体積変化機構33を取り付け、この体
積変化機構33によって実際に発生する体積変化量をv
(t)とする。
Measurement principle (1) Consider a connected tank system as shown in Fig. 1. This is composed of two types of tanks 31 and 30 having volumes V 1 and V 2 . The tanks 31 and 30 are pipes 3 having a flow resistance r 1 .
2 and the vent hole 35 of the tank 30 has a flow resistance r 2 . The specific heat ratio of the gas in both tanks 30 and 31 is γ, the gas constant is R, and the thermal time constant of the tank 31 is τ. A volume change mechanism 33 using a piston, a diaphragm, a bellows, etc. is attached to the tank 31, and the volume change amount actually generated by this volume change mechanism 33 is v
(t).

タンク30,31が剛体の場合、タンク30,31の加圧減
圧時にタンク30,31が歪まないので、ピストン、ダ
イヤフラム、ベローズ等による体積変化量v0(t)と実際
に発生する体積変化量v(t)は等しい。もしタンク30
がフレキシブルな場合、タンク内気圧の加圧又は減圧時
にタンク30が歪むので、その拡張又は収縮による体積
変化量に応じた分だけv(t)はv(t)より小さくなる。
When the tanks 30 and 31 are rigid, the tanks 30 and 31 do not distort when the tanks 30 and 31 are pressurized and depressurized. Therefore, the volume change amount v 0 (t) due to the piston, the diaphragm, the bellows, etc. and the volume change amount that actually occurs. v (t) is equal. If tank 30
Is flexible, the tank 30 is distorted when the pressure inside the tank is increased or decreased, so that v (t) becomes smaller than v (t) by the amount corresponding to the volume change amount due to the expansion or contraction.

v(t)=0のとき、タンク31の中の気体の絶対圧力、
温度、モル数をそれぞれp0、T1、n1、またはタンク
30の中の気体の絶対圧力、温度、モル数をそれぞれp
0、T2、n2とする。測定環境が著しく変化しない場
合、通気孔35を介してタンク31,30内外に気体が
流通するのでタンク31,30内の絶対圧力p0は外気
圧と等しく、その変化は非常に遅く、外気圧と等しく変
化する。
When v (t) = 0, the absolute pressure of the gas in the tank 31,
The temperature and the number of moles are p 0 , T 1 and n 1 , respectively, or the absolute pressure of the gas in the tank 30, the temperature and the number of moles are p respectively.
0 , T 2 , and n 2 . When the measurement environment does not change significantly, gas flows through the vent holes 35 into and out of the tanks 31 and 30, so the absolute pressure p 0 inside the tanks 31 and 30 is equal to the atmospheric pressure, and the change is very slow. Changes equally with.

v(t)≠0のとき、圧力、温度、モル数も体積変化機構
33の状況に応じて変化し、 タンク31において、 圧力はp0+Δp1(t), 温度はT1+ΔT1(t), モル数はn1−Δn12(t)と変化する。
When v (t) ≠ 0, the pressure, temperature and number of moles also change according to the situation of the volume changing mechanism 33. In the tank 31, the pressure is p 0 + Δp 1 (t) and the temperature is T 1 + ΔT 1 (t ), And the number of moles changes to n 1 −Δn 12 (t).

タンク30においては、 圧力はp0+Δp2(t), 温度はT2+ΔT2(t), モル数はn2+Δn12(t)-Δn2(t)と変化する。Δn12(t)
はタンク31からタンク30に流れた空気のモル数、Δ
2(t)はタンク30から通気孔35を介して外部に漏れ
た空気のモル数である。
In the tank 30, the pressure changes to p 0 + Δp 2 (t), the temperature changes to T 2 + ΔT 2 (t), and the number of moles changes to n 2 + Δn 12 (t) -Δn 2 (t). Δn 12 (t)
Is the number of moles of air flowing from tank 31 to tank 30, Δ
n 2 (t) is the number of moles of air leaked from the tank 30 to the outside through the ventilation hole 35.

ここでこのシステムについて次の仮定を設定する。We now set the following assumptions for this system.

1)タンク31,30内気体は理想気体である。1) The gas inside the tanks 31 and 30 is an ideal gas.

2)v(t)≪{V1,V2} 3)タンク30の熱容量は大きく、圧力変化Δp2(t)に
伴なうタンク内温度変化は体積変化量v(t)の変化の速
さに比べ非常に遅く無視できる。
2) v (t) << {V 1 , V 2 } 3) The heat capacity of the tank 30 is large, and the temperature change in the tank due to the pressure change Δp 2 (t) is the change rate of the volume change amount v (t). It can be ignored much later than that.

4)体積変化量v(t)の変化の速さは、それに伴い変化
する圧力がタンク30,31の至るところで等しい程度
とする。
4) The rate of change of the volume change amount v (t) is set so that the pressure that changes accordingly is equal throughout the tanks 30 and 31.

5)タンク30内に被計測物体を入れても、この物体に
よりタンク30内に2つ以上の閉じたガス空間、すなわ
ち空洞部分が構成されない。
5) Even if an object to be measured is put in the tank 30, the object does not form two or more closed gas spaces, that is, hollow portions in the tank 30.

以上の仮定は、それほど大きな制約となるものはない。
体積変化量v(t)に対するΔP1(t)、ΔP2(t)、ΔT
1(t)、ΔT2(t)、Δn12(t)、Δn2(t)の変化は本来、
非線形方程式で表されるが、仮定2)よりその大きさは
0、T1、T2、n1、n2に対して非常に小さく、その
ため線形方程式で近似できる。静的状態においてタンク
30,31内の気体の圧力、温度、モル数の関係は次の
代数方程式で表される。
The above assumptions are not very restrictive.
ΔP 1 (t), ΔP 2 (t), ΔT with respect to the volume change amount v (t)
The changes in 1 (t), ΔT 2 (t), Δn 12 (t), and Δn 2 (t) are originally
Although expressed by a non-linear equation, its size is very small for p 0 , T 1 , T 2 , n 1 , and n 2 according to Assumption 2), and therefore can be approximated by a linear equation. The relationship among the pressure, temperature, and number of moles of the gas in the tanks 30 and 31 in the static state is represented by the following algebraic equation.

p0V1=n1RT1,p0V2=n2RT2 (1a) また仮定1),3),4),5)より、動的状態におい
てはタンク31,30内の気体の圧力、温度、モル数の
関係は、次の線形常微分方程式で表される。
From p 0 V 1 = n 1 RT 1 and p 0 V 2 = n 2 RT 2 (1a) and assumptions 1), 3), 4), and 5), the gas in the tanks 31 and 30 is in a dynamic state. The relationship between pressure, temperature and the number of moles is expressed by the following linear ordinary differential equation.

流量抵抗r,上式のr1,r2はパイプ32の長さと直径
dより次の式のように求められる。
The flow rate resistance r and r 1 and r 2 in the above equation are obtained from the length and diameter d of the pipe 32 by the following equation.

この式は長さが50〜650[mm]、直径dが2.0〜9.0[m
m]のアルミ製パイプを用いて実験的に求めたものであ
る。
This formula has a length of 50 to 650 [mm] and a diameter d of 2.0 to 9.0 [m
m] was obtained experimentally using an aluminum pipe.

また、体積変化v(t)は次のように表される。The volume change v (t) is expressed as follows.

Δvはタンクの材質、形状、容積等から定まるタンク固
有の定数であり、Δv(t)は体積変化機構33の体積変
化量v0(t)の変化に伴うタンクの拡張又は収縮による体
積変化量である。
Δv is a tank-specific constant that is determined from the material, shape, volume, etc. of the tank, and Δv (t) is the volume change amount due to expansion or contraction of the tank due to the change in the volume change amount v 0 (t) of the volume change mechanism 33. Is.

式(1a)〜(1i)にラプラス変換を施し、入力v(t)から出
力ΔP1(t)までの伝達関数を求めると次のようになる。
The transfer function from the input v (t) to the output ΔP 1 (t) is obtained by subjecting the expressions (1a) to (1i) to the Laplace transform, and the result is as follows.

となる。係数r2V2/RT2,r1V2/RT2,r1V1/RT1は、圧力変
化の時定数である。例えばr2V2/RT2はタンク30におけ
る空洞部分の絶対温度T2の気体が流量抵抗r1の通気孔
35を介してタンク30外に流れるときの圧力減衰の時
定数である。補正係数k2(s,r1,r2,V1,V2)は、メインタ
ンク30の容積V2により変化するが、第2図に示され
るk2(s,r1,r2,V1,V2)の周波数特性において、適当な周
波数、例えば区間Aの4×10-4〜10-3Hzの周波数を
選ぶことにより近似的に定数と見做せる。
Becomes The coefficients r 2 V 2 / RT 2 , r 1 V 2 / RT 2 and r 1 V 1 / RT 1 are time constants of pressure change. For example, r 2 V 2 / RT 2 is a time constant of pressure decay when the gas having the absolute temperature T 2 of the hollow portion in the tank 30 flows to the outside of the tank 30 through the ventilation hole 35 having the flow resistance r 1 . The correction coefficient k 2 (s, r 1 , r 2 , V 1 , V 2 ) varies depending on the volume V 2 of the main tank 30, but k 2 (s, r 1 , r 2 , In the frequency characteristics of V 1 and V 2 ), it can be approximately regarded as a constant by selecting an appropriate frequency, for example, a frequency of 4 × 10 −4 to 10 −3 Hz in the section A.

r1<<<r2(r2は空気等の通気孔35の流量抵抗)で熱時
定数τとr2{V1+MinV2}/RT2が同程度の値なら次のような
角周波数が存在する。
If r 1 <<< r 2 (r 2 is the flow resistance of air vent 35) and thermal time constant τ and r 2 {V 1 + MinV 2 } / RT 2 are similar, There is a frequency.

この条件において補正係数k2(s,r1,r2,V1,V2)は次のよ
うに近似される。
Under this condition, the correction coefficient k 2 (s, r 1 , r 2 , V 1 , V 2 ) is approximated as follows.

|k2(iω,r1,r2,V1,V2)|≒1 ∠k2(iω,r1,r2,V1,V2)=0(2d) ゆえに、式(2c)の条件を満たす場合、入力v(t)か
ら出力ΔP1(t)までの伝達関数はγP0/(V1+V2+ΔV)
となる。
| K 2 (iω, r 1 , r 2 ,, V 1 , V 2 ) | ≈ 1 ∠k 2 (iω, r 1 , r 2 ,, V 1 , V 2 ) = 0 (2d) Therefore, formula (2c) When the condition of is satisfied, the transfer function from the input v (t) to the output ΔP 1 (t) is γP 0 / (V 1 + V 2 + ΔV)
Becomes

なお、体積変化機構33が角周波数ω0で正弦波に駆動
される場合、 が満たされていれば、パイプ32が閉塞されている状態
と同等と考えられる。
When the volume changing mechanism 33 is driven by a sine wave at an angular frequency ω 0 , Is satisfied, it is considered that the pipe 32 is equivalent to the closed state.

即ち であればよい。I.e. If

(2)次に第3図のような単一タンクシステムを考える。
これは第1図のタンク31,30の間を結合するパイプ
32の断面積を非常に大きくしたもので、これによりパ
イプ32の流量抵抗r1の値が非常に小さくなる場合に
相当する。これより、第3図の入力v(t)から出力ΔP2
(t)までの伝達係数は式(2a)においてr1→0、T2
1、ΔP2=ΔP1、V2′=V1+V2としたものであ
り、次のようになる。
(2) Next, consider a single tank system as shown in FIG.
This is a case where the cross-sectional area of the pipe 32 connecting between the tanks 31 and 30 in FIG. 1 is made very large, and this corresponds to the case where the value of the flow resistance r 1 of the pipe 32 becomes very small. Therefore, from the input v (t) in FIG. 3, the output ΔP 2
The transfer coefficient up to (t) is r 1 → 0, T 2 =
T 1 , ΔP 2 = ΔP 1 , V 2 ′ = V 1 + V 2 are set, and are as follows.

ここで、 となる。次のような角周波数ωを考える。 here, Becomes Consider the following angular frequency ω.

例えば第4図の周波数特性においてAに示す10-3Hz以
上の周波数である。このような周波数に設定することに
より補正係数k1(iω,r2,V3′)は次のように近似され
る。
For example, it is a frequency of 10 −3 Hz or more shown by A in the frequency characteristic of FIG. By setting such a frequency, the correction coefficient k 1 (iω, r 2 , V 3 ′) is approximated as follows.

|k1(iω,r2,V3′)|≒1, ∠k1(iω,r2,V3′)≒0 (2i) このとき、伝達関数はγP0/(V2′+ΔV)となる。│k 1 (iω, r 2 ,, V 3 ′) │ ≒ 1, ∠k 1 (iω, r 2 ,, V 3 ′) ≈ 0 (2i) At this time, the transfer function is γP 0 / (V 2 ′ + ΔV) Becomes

次に上記原理を第5図に示す具体例に基づいて説明す
る。
Next, the above principle will be described based on a specific example shown in FIG.

第5図において補正タンク31は第1図におけるタンク
31に相当するものであり、体積変化機構33であるダ
イヤフラムを2種類の角周波数ωL,ωH(ωL<ωH)で
同時に(v0 sin ωLt+v0 sin ωHt)、又は交互に
(v0 sin ωLt,v0 sin ωHt)駆動し、パイプ32
は、高い角周波数ωHでは流量抵抗r1は式(2e)より非常
に大きくなるので圧力変化をメインタンク30に伝達せ
ず、実質的に補正タンク31とメインタンク30とが切
り離され、パイプ32が流量抵抗の極めて大きな空気漏
れ孔となるために補正タンク31だけの圧力変化を計測
でき、この場合第3図に示す単一タンクシステムの理論
が適用される。
In FIG. 5, the correction tank 31 corresponds to the tank 31 in FIG. 1, and the diaphragm, which is the volume changing mechanism 33, has two types of angular frequencies ω L and ω HLH ) at the same time (v 0 sin ω L t + v 0 sin ω H t) or alternately (v 0 sin ω L t, v 0 sin ω H t) to drive the pipe 32.
At a high angular frequency ω H , the flow resistance r 1 becomes much larger than the equation (2e), so the pressure change is not transmitted to the main tank 30, and the correction tank 31 and the main tank 30 are substantially separated from each other. Since 32 becomes an air leak hole having an extremely large flow resistance, the pressure change of only the correction tank 31 can be measured, and in this case, the theory of the single tank system shown in FIG. 3 is applied.

ここで補正タンク31の容積をV1、メインタンク30
内の気体の体積をV2、メインタンク30内の液体の体
積をVL、補正タンク31とメインタンク30の容積の
和をVTとする。
Here, the volume of the correction tank 31 is V 1 , the main tank 30
The volume of the gas inside is V 2 , the volume of the liquid inside the main tank 30 is V L , and the sum of the volumes of the correction tank 31 and the main tank 30 is V T.

補正タンク31の圧力変化Δp1(t)は式(2h)を満たす角
周波数ωHを用いると、 となる。また、メインタンク30を剛体、すなわちΔV
=0とし、角周波数ωLが式(2c)を満たすとき、Δp1(t)
は次のようになる。
For the pressure change Δp 1 (t) of the correction tank 31, if the angular frequency ω H that satisfies the equation (2h) is used, Becomes In addition, the main tank 30 is a rigid body, that is, ΔV
= 0 and the angular frequency ω L satisfies the equation (2c), Δp 1 (t)
Is as follows.

次に低い角周波数ωLではパイプ32の流量抵抗が小さ
くなり、補正タンク31とメインタンク30とが非常に
太いパイプで結合された形になるので補正タンク31内
での圧力変化はメインタンク30に伝達され、両タンク
30,31の圧力変化を計測できる。
At the next lowest angular frequency ω L , the flow resistance of the pipe 32 becomes small, and the correction tank 31 and the main tank 30 are connected by a very thick pipe. The pressure change in both tanks 30 and 31 can be measured.

この場合も第3図に示す単一タンクシステムの原理が適
用される。
Also in this case, the principle of the single tank system shown in FIG. 3 is applied.

そこでv(t)を角周波数ωLで駆動したときのΔp1′(t)
の振幅を測定すると、 ここでωHで駆動したときのΔp1(t)の振幅をA1、ωL
駆動したときのΔp1(t)の振幅をA2とすると、式(3a),
(3b)よりメインタンク30及び補正タンク31内の気体
の体積の和V1+V2は次のように求められる。
Therefore, Δp 1 ′ (t) when v (t) is driven at angular frequency ω L
When you measure the amplitude of Assuming that the amplitude of Δp 1 (t) when driven by ω H is A 1 and the amplitude of Δp 1 (t) when driven by ω L is A 2 , the formula (3a),
From (3b), the sum V 1 + V 2 of the gas volumes in the main tank 30 and the correction tank 31 can be obtained as follows.

液量VLは次のように求められる。 The liquid volume V L is obtained as follows.

また、メインタンク30がフレキシブルな場合A1,A2
の比の値Cは次のようになる。
If the main tank 30 is flexible, A 1 , A 2
The value C of the ratio is as follows.

この場合、液量を求めるにはΔV、|k1|/|k2|を
キャリブレーションにより求める必要がある。キャリブ
レーションはメインタンク30に体積の正しく測定され
た液体を入れ、V2とCを求める。これを異なった体積
について2回行い、得られた値を式(3f)に代入し、Δ
V、|k1|/|k2|を求める方法である。
In this case, ΔV and | k 1 | / | k 2 | must be found by calibration to find the liquid amount. For calibration, the main tank 30 is filled with a correctly measured volume of liquid and V 2 and C are determined. Do this twice for different volumes, substitute the obtained value into equation (3f), and
This is a method of obtaining V, | k 1 | / | k 2 |.

このとき、液量VLは次のように求められる。At this time, the liquid volume VL is obtained as follows.

上記原理説明における剛性タンクとフレキシブルタンク
の場合の夫々の信号処理は次の如くである。
The signal processing for the rigid tank and the flexible tank in the above description of the principle is as follows.

(イ)剛性タンクの場合(第6図) 体積変化機構33が(v0sinωLt+v0sinωHt)(ωL
ωH)の駆動力によって駆動されると、それによる圧力
変化がゲージ圧力センサ34で検出され、2つの並列接
続されたバンドパスフィルタ36,37に供給される。
一方のバンドパスフィルタ36は、中心角周波数ω
Lで、角周波数ωLの信号成分のみを抽出するように設定
され、また他方のバンドパスフィルタ37は、中心角周
波数ωH角で角周波数ωHの信号成分のみを抽出するよう
に設定されている。これらのバンドパスフィルタ36,
37の夫々の出力信号は夫々に接続され、かつ同一ゲイン
の振幅検出器38,39で振幅が検出され、低い方の角
周波数ωLの信号成分の振幅を検出する一方の振幅検出
器38の出力γP0v0は、高い方の角周波数ωHの信号成
分の振幅を検出する他方の振幅検出器39の出力 で割算器40によって除算され、メインタンク30内の
空洞部分の体積V2と補正タンク31の容積V1との和
(V1+V2)が算出される。
(B) When the rigid tank (Figure 6) volume change mechanism 33 (v 0 sinω L t + v 0 sinω H t) (ω L <
When driven by the driving force of (ω H ), the pressure change caused by the driving force is detected by the gauge pressure sensor 34 and supplied to the two band-pass filters 36 and 37 connected in parallel.
One of the bandpass filters 36 has a central angular frequency ω
L is set to extract only the signal component of the angular frequency ω L , and the other band pass filter 37 is set to extract only the signal component of the angular frequency ω H at the central angular frequency ω H angle. ing. These bandpass filters 36,
The respective output signals of 37 are connected to each other, and the amplitudes are detected by the amplitude detectors 38 and 39 of the same gain, and one of the amplitude detectors 38 that detects the amplitude of the signal component of the lower angular frequency ω L is detected. The output γ P 0 v 0 is the output of the other amplitude detector 39 that detects the amplitude of the signal component of the higher angular frequency ω H. Is divided by the divider 40 to calculate the sum (V 1 + V 2 ) of the volume V 2 of the hollow portion in the main tank 30 and the volume V 1 of the correction tank 31.

その算出結果V1+V2は引算器41で設定されているメ
インタンク30の容積VTと補正タンク31の容積V1
の和から引算され、その結果メインタンク30内に収納
された液体等の収納物の体積VLが算出される。なお、
一方のバンドパスフィルタ36のゲインは他のバンドパ
スフィルタ37のゲインのV1倍に設定されている。
The calculation result V 1 + V 2 is subtracted from the sum of the volume V T of the main tank 30 set by the subtractor 41 and the volume V 1 of the correction tank 31, and the result is stored in the main tank 30. The volume V L of the stored item such as a liquid is calculated. In addition,
The gain of one bandpass filter 36 is set to V 1 times the gain of the other bandpass filter 37.

(ロ)フレキシブルタンクの場合(第5図)体積変化機
構33が(v0sinωLt+v0sinωHt)(ωL<ωH)の駆
動力によって駆動されると、それによる圧力変化がゲー
ジ圧力センサ34で検出され、2つの上記のバンドパス
フィルタ36,37に供給される。一方のバンドパスフ
ィルタ36では角周波数ωLの信号成分が抽出され、ま
た他方のバンドパスフィルタ37は角周波数ωHの信号
成分が抽出され、夫々の出力信号は夫々に接続された上
記の振幅検出器38,39で振幅が検出され、低い方の
角周波数ωLの信号成分の振幅を検出する一方の振幅検
出器38の出力γ|k1|P0v0は、高い方の角周波数ωH
の信号成分の振幅を検出する他方の振幅検出器39の出
で割算器40によって除算され、 が算出される。
(B) the case of a flexible tank (Figure 5) volume change mechanism 33 is driven by the driving force of (v 0 sinω L t + v 0 sinω H t) (ω L <ω H), it pressure change due to gauge It is detected by the pressure sensor 34 and supplied to the two band pass filters 36 and 37. One of the bandpass filters 36 extracts the signal component of the angular frequency ω L , the other bandpass filter 37 extracts the signal component of the angular frequency ω H , and the output signals of the respective components are connected to the above-mentioned amplitudes. The amplitudes are detected by the detectors 38 and 39, and the output γ | k 1 | P 0 v 0 of the amplitude detector 38 for detecting the amplitude of the signal component of the lower angular frequency ω L is the higher angular frequency ω H
Output of the other amplitude detector 39 for detecting the amplitude of the signal component of Divided by the divider 40 by Is calculated.

その算出結果 は、圧力の伝達関数の係数から算出される補正係数に対
応する増幅率|k2/k1|の増幅器42で増幅される。
その後、増幅された信号は、引算器41で設定されてい
る値(VT+V1+ΔV)から引算され、その結果メインタン
ク30内に収納された液体等の収納物の体積VLが算出
される。なお、ΔVと|k2|/|k1|は予めキャリブ
レーションにより求められている。
The calculation result Is amplified by the amplifier 42 having an amplification factor | k 2 / k 1 | corresponding to the correction coefficient calculated from the coefficient of the pressure transfer function.
After that, the amplified signal is subtracted from the value (V T + V 1 + ΔV) set by the subtracter 41, and as a result, the volume V of the stored object such as the liquid stored in the main tank 30 is V L is calculated. Note that ΔV and | k 2 | / | k 1 | are previously obtained by calibration.

次に第7図から第16図において本考案の具体的実施例
について説明する。
Next, a concrete embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 to 16.

まず第7図において、体積変化機構33の構成を説明す
る。この体積変化機構33は、タンク3の上側開口部33
aに取付ねじ33b及びバッキン33cを介して気密に取付け
られる蓋体33dの内側には、ヨーク収容室33eを形成する
ためのヨーク収納ハウジング33sが取付けられている。
このヨーク収納ハウジング33sは、その上端部に比較的
大径の通気孔33tが設けられ、かつその下側面には、後
述するガイド杆33f及び連結杆33が遊嵌される孔33g′
及び33gが穿設されている。上記のヨーク収容室33e内に
は、ガイド杆33f及びガイド壁33gによって上下方向に移
動可能に支持され、かつ上面に大径の通気孔33rが設け
られている第1のヨーク33hが収納されている。またこ
の第1のヨーク33hの内部には、マグネット33iと、この
マグネット33iに取付けらえる第2のヨーク33jが設けら
れており、この第2のヨーク33jと前記第1のヨーク33h
との間には、ソレノイドコイル33kが位置されている。
このソレノイドコイル33kは、前記蓋体33dにヨーク収納
ハウジング33sを介して固定されている。第2のヨーク3
3jには、前記ヨーク収納ハウジング33sに設けられた孔3
3qを貫通する連結杆33が取付けられており、この連結
杆33の先端は、剛性を有する底板33mの中央部に固定
して取付けられている。この底板33mの周囲に筒状ベロ
ーズ33nの下端縁が気密に接着されており、さらにこの
筒状ベローズ33nの上端縁は蓋体33dに気密に固着されて
いる。なお前記底板33mの中央部にはベローズ33nの内部
とタンク3の空洞部分との静圧を等しくするための細孔
33pが穿設され、筒状ベローズ33nの収納時に、該細孔33
pを介してベローズ33n内側空間に入ったタンク3内の気
体が凝結したときに発生する水滴等の液体を排出する機
能を有している。33uは前記筒状ベローズ33nの外側に、
その筒状ベローズ33nとは接触されないように近接され
る有底の筒状保護部材であって、その底面には該被覆部
材内で結露した水滴等を筒状ベローズ33nの伸長時に吐
出させるための細孔33vが穿設されている。またその筒
状保護部材33uの上端縁と、ヨーク収納ハウジング33sの
鍔部との間に気密に介装される基材33xには、前記のソ
レノイドコイル33kから発せられ、そして通気孔33r及び
33tを通って放熱されようとする熱を筒状ベローズ33nの
収縮時に筒状保護部材33uの外部へ排出して、その筒状
ベローズ33nの内外の温度差を零とするための通気孔33w
が穿設されているものである。また収容液体4の最上位
面は、前記底板33mが浸漬されることがないように設定
されている。なお、ベローズを上記における筒状ベロー
ズ33nと底板33mとが一体化されたものを指す場合もあ
る。
First, referring to FIG. 7, the structure of the volume changing mechanism 33 will be described. The volume changing mechanism 33 is provided in the upper opening 33 of the tank 3.
A yoke storage housing 33s for forming a yoke storage chamber 33e is attached to the inside of a lid 33d that is airtightly attached to a via a mounting screw 33b and a backing 33c.
This yoke housing 33s is provided with a relatively large diameter ventilation hole 33t at the upper end thereof, and a hole 33g 'into which a guide rod 33f and a connecting rod 33, which will be described later, are loosely fitted, on the lower side surface thereof.
And 33g are drilled. A first yoke 33h, which is movably supported in the vertical direction by a guide rod 33f and a guide wall 33g and has a large-diameter vent hole 33r provided on the upper surface, is housed in the yoke housing chamber 33e. There is. Further, inside the first yoke 33h, a magnet 33i and a second yoke 33j which can be attached to the magnet 33i are provided, and the second yoke 33j and the first yoke 33h are provided.
A solenoid coil 33k is positioned between the and.
The solenoid coil 33k is fixed to the lid 33d via a yoke housing 33s. Second yoke 3
3j has a hole 3 provided in the yoke housing 33s.
A connecting rod 33 penetrating 3q is attached, and the tip of the connecting rod 33 is fixedly attached to the central portion of a rigid bottom plate 33m. The bottom edge of the cylindrical bellows 33n is airtightly adhered to the periphery of the bottom plate 33m, and the upper edge of the cylindrical bellows 33n is airtightly fixed to the lid 33d. In addition, in the central portion of the bottom plate 33m, there are fine holes for equalizing the static pressure between the inside of the bellows 33n and the hollow portion of the tank 3.
33p is formed, and when the cylindrical bellows 33n is stored, the pore 33
It has a function of discharging liquid such as water droplets generated when the gas in the tank 3 entering the space inside the bellows 33n is condensed via p. 33u is on the outside of the cylindrical bellows 33n,
A cylindrical protective member having a bottom which is close to the cylindrical bellows 33n so as not to come into contact with the cylindrical bellows 33n. The pore 33v is provided. Further, the base material 33x that is airtightly interposed between the upper end edge of the tubular protection member 33u and the flange portion of the yoke housing 33s is emitted from the solenoid coil 33k, and the ventilation hole 33r and
Vent holes 33w for discharging the heat that is going to be radiated through 33t to the outside of the cylindrical protection member 33u when the cylindrical bellows 33n contracts, and zero the temperature difference between the inside and outside of the cylindrical bellows 33n.
Has been drilled. The uppermost surface of the contained liquid 4 is set so that the bottom plate 33m is not immersed. In some cases, the bellows may be the one in which the cylindrical bellows 33n and the bottom plate 33m are integrated.

次にその作用を第8図(A),(B)に基づいて説明する。Next, the operation will be described based on FIGS. 8 (A) and 8 (B).

このシステムは圧力センサ34からの検出信号を微分回
路43で微分し、その微分出力を増幅器44を介してソ
レノイド33hにフィードバックさせ、一定周波数でベロ
ーズ33nを上下方向に共振させるものである。
In this system, the detection signal from the pressure sensor 34 is differentiated by a differentiating circuit 43, and the differentiated output is fed back to a solenoid 33h via an amplifier 44 to resonate the bellows 33n in a vertical direction at a constant frequency.

次に上記モデルの作動を解析する。まず第8図(A)をモ
デル化した第8図(B)において、次のように変数、係数
を定義する。
Next, the operation of the above model is analyzed. First, in FIG. 8 (B) which is a model of FIG. 8 (A), variables and coefficients are defined as follows.

K:ベローズ33nと空気バネとの合成バネ 定数 Kb:ベローズ33nのバネ定数 x:ベローズ33nの変位 m:第1及び第2のヨーク33h,33jとマグ ネット33iとの質量の和 d:ベローズ33nの空気によるダンパ定数 f:ベローズ33nに加わる力 G:増幅器44のゲイン B:ソレノイド33kの磁束密度 I:マグネット33iの磁束を切るソレノイ ド33kのコイルの長さ i:ソレノイド33kを流れる電流 L:ソレノイド33kのインダクタンス R:ソレノイド33kのコイル抵抗 V1:ソレノイド33kに印加される増幅器 44の電圧 V:ソレノイド33kに印加される実際の電 圧 上記定義から第8図(B)は次のように状態方程式で示さ
れる。
K: Composite spring constant of bellows 33n and air spring Kb : Spring constant of bellows 33n x: Displacement of bellows 33n m: Sum of mass of first and second yokes 33h and 33j and magnet 33i d: Bellows 33n Air damper constant f: Force applied to bellows 33n G: Gain of amplifier 44 B: Magnetic flux density of solenoid 33k I: Length of solenoid 33k coil that cuts magnetic flux of magnet 33i i: Current flowing through solenoid 33k L : Inductance of solenoid 33k R: Coil resistance of solenoid 33k V 1 : Voltage of amplifier 44 applied to solenoid 33k V: Actual voltage applied to solenoid 33k From the above definition, Fig. 8 (B) is as follows. Is shown by the equation of state.

f=bIi …(7) V=V1−BIx …(9) V1=Gx …(10) 原理的にはこのシステムは上の方程式で表すことができ
る実際の機器では様々な条件があり、そのことを考慮に
入れ次のような仮定が成り立つとする。
f = bIi (7) V = V 1 −BIx (9) V 1 = Gx (10) In principle, this system has various conditions in the actual equipment that can be expressed by the above equation, and taking that fact into consideration, It is assumed that the following assumption holds.

(8)式においてLは数mHと小さく無視できるとし、次
のような式で表せるとする。
In equation (8), L is a few mH and is negligible, and can be expressed by the following equation.

バネ定数KはベローズKbと空気バネにより次のように
表すことができる。
The spring constant K can be expressed by the bellows K b and the air spring as follows.

ベローズの最大伸縮特性を考慮にいれKは第4図のよう
な特性を持つとする。よって(6)式のKxの項はK(x)と
して次のように表せるとする。
Considering the maximum expansion and contraction characteristics of the bellows, K has the characteristics shown in FIG. Therefore, the term of Kx in the equation (6) can be expressed as K (x) as follows.

よって式(6)は となる。 Therefore, equation (6) is Becomes

(10)式のゲインGはアンプで得られる電圧に限界があ
るためアンプに第5図のような特性があると仮定する。
Since the gain G in the equation (10) is limited in the voltage obtained by the amplifier, it is assumed that the amplifier has the characteristics shown in FIG.

このことを考慮に入れtan-1を用いて第5図の特性を近
似する。
Taking this into consideration, the characteristics of FIG. 5 are approximated using tan −1 .

よって式(6)′,(7),(8)′,(9),(10)′より次の状態
方程式が成り立つ。
Therefore, the following equation of state holds from Eqs. (6) ′, (7), (8) ′, (9), and (10) ′.

上記の(13)式から、ベローズ33nが単振動した場合の共
振周波数(f)を求めると となり、 その結果Vの値を、第9図に示す如く蓋板33rを逆U字
状に形成して、ヨーク収容室の体積(V)を大きく設定す
ることにより共振周波数を低く設定できる効果がある。
From the above equation (13), when the resonance frequency (f) when the bellows 33n makes a single vibration is calculated: As a result, the value of V can be set low by forming the lid plate 33r in an inverted U shape as shown in FIG. 9 and setting the volume (V) of the yoke accommodating chamber large. is there.

次に上記体積変化手段33をタンク3に設置して液体の
体積を検出する具体例について第10図乃至第12図を
参照しながら説明する。
Next, a specific example in which the volume changing means 33 is installed in the tank 3 to detect the volume of the liquid will be described with reference to FIGS. 10 to 12.

まずタンク3が剛体の場合を説明する。上記体積変化機
構33によってタンク3内の空洞部分の体積V2がV0 s
in ω0tの体積変動を伴なって変化せしめられる。この
体積変動分に伴なう圧力は圧力検出器34によって電気
信号に変換され、並列接続された増幅度γv0を有する
ローパスフィルタ45と中心角周波数ω0における増幅
率1のハンドパスフィルタ37に供給される。ローパス
フィルタ45によってタンク3内の静的な絶対圧力がγ
0P0として検出され、また体積変化機構33の駆動周
波数と、同一の周波数を中心周波数として設定されてい
るが、その体積変化機構33の駆動周波数が多少変動す
るので、その駆動周波数を中心として体積変化手段33
の駆動周波数の変動した周波数を通過させるような帯域
を設定されたハンドパスフィルタ37で体積変化分V0
sin ω0tに相当する圧力変化分 として検出される。この圧力変化分の最大値は振幅検出
器39で として検出される。その後、ローパスフィルタ45の出
力は振幅検出器39の出力で割算器40によって除算さ
れる。その除算値はタンク3の空洞部分の体積V2とな
り、タンク3の全体積VTから引算器41で引算される
と、その結果が液体4の体積VLとなる。
First, the case where the tank 3 is a rigid body will be described. By the volume changing mechanism 33, the volume V 2 of the hollow portion in the tank 3 becomes V 0 s.
It can be changed with the volume fluctuation of in ω 0 t. The pressure accompanying the volume fluctuation is converted into an electric signal by the pressure detector 34, and is connected to the low-pass filter 45 having the amplification degree γv 0 and the hand-pass filter 37 having the amplification factor of 1 at the central angular frequency ω 0 which are connected in parallel. Supplied. The static absolute pressure in the tank 3 is γ by the low-pass filter 45.
It is detected as v 0 P 0 , and the same frequency as the drive frequency of the volume changing mechanism 33 is set as the center frequency. However, since the drive frequency of the volume changing mechanism 33 slightly fluctuates, the drive frequency is set to the center. As volume changing means 33
Volume change V 0 by the hand-pass filter 37 in which a band is set so as to pass the changed frequency of the drive frequency of
Pressure change equivalent to sin ω 0 t Detected as. The maximum value of this pressure change is detected by the amplitude detector 39. Detected as. The output of the low pass filter 45 is then divided by the output of the amplitude detector 39 by the divider 40. The divided value becomes the volume V 2 of the hollow portion of the tank 3, and when it is subtracted from the total volume V T of the tank 3 by the subtracter 41, the result becomes the volume V L of the liquid 4.

なお、振幅検出器39は整流回路と平滑回路とを直列接
続して形成せしめ、振幅値を検出するように構成し、角
周波数ω0を有するノイズが圧力センサ34からバンド
パスフィルタ37に供給された場合にキャンセルさせ検
出しないようにしてもよい。
The amplitude detector 39 is formed by connecting a rectifier circuit and a smoothing circuit in series to detect the amplitude value, and noise having an angular frequency ω 0 is supplied from the pressure sensor 34 to the bandpass filter 37. If it occurs, it may be canceled and not detected.

また、タンク3内の空洞部分の体積V2を変動せしめる
周波数は第11図に示されるように自動車の運転時に伴
う振動によってもたらされる圧力ノイズの周波数スペク
トルの分布の状況から1〜15Hz及び20Hz以上を選択範囲
として設定できる。
Further, the frequency for varying the volume V 2 of the hollow portion in the tank 3 is 1 to 15 Hz and 20 Hz or more from the situation of the distribution of the frequency spectrum of the pressure noise caused by the vibration accompanying the driving of the vehicle as shown in FIG. Can be set as the selection range.

なお、第10図におけるバンドパスフィルタ37′は、そ
の中心角周波数ω及び周波数特性に対してゲインを不変
にして遮断特性を有するものであり、そのバンドパスフ
ィルタ37′は、第8図(A)の増幅器44から得られる信号
を波形整形器47でパルス化し、その出力を′−v(周
波数−電圧)変換器48で電圧に変換し、その変換出力に
基づいて鎖線で示す如く中心角周波数ω0を変化させる
ものである。その結果、機械的外部振動がベローズ33n
に加えられ、その共振角周波数ω0が変動した場合、そ
の変動に対応してバンドパスフィルタ37′の周波数特性
をゲインを変えずに変化せしめ、確実に体積変化手段33
にするため圧力変化のみを抽出するものである。
The bandpass filter 37 'in FIG. 10 has a cutoff characteristic by changing the gain with respect to the central angular frequency ω and the frequency characteristic, and the bandpass filter 37' is shown in FIG. ), The signal obtained from the amplifier 44 is pulsed by the waveform shaper 47, the output is converted into a voltage by the ′ -v (frequency-voltage) converter 48, and based on the converted output, the central angular frequency is changed as shown by the chain line. It changes ω 0 . As a result, the mechanical external vibration is reduced by the bellows 33n.
When the resonance angular frequency ω 0 fluctuates, the frequency characteristic of the bandpass filter 37 'is changed in response to the fluctuation without changing the gain, and the volume changing means 33 is surely operated.
Therefore, only the pressure change is extracted.

また第12図にはエンジンからタンクにリターンされる
ガソリンの熱による圧力変動が細線(イ)で示され、タ
ンク壁面の振動及びガソリンのスロッシュイングによる
圧力変動が太線(ロ)で示されているので、例えば一定周
波数での体積変動にするスペクトルがAの場合を考える
と、前記タンク3内の空洞部分の体積V2を変動せしめ
る周波数は、1〜25Hz及び30Hz以上を選択範囲として
設定できる。
Further, in FIG. 12, the pressure fluctuation due to the heat of the gasoline returned from the engine to the tank is shown by a thin line (a), and the pressure fluctuation due to the vibration of the tank wall and the gasoline sloshing is shown by a thick line (b). Therefore, for example, considering the case where the spectrum for volume variation at a constant frequency is A, the frequency for varying the volume V 2 of the hollow portion in the tank 3 can be set to 1 to 25 Hz or 30 Hz or more as a selection range. .

以上からタンク3内の空洞部分の体積V2を変動せしめ
る周波数は、1〜15Hz及び30Hz以上の範囲に設定すれば
よいS/N比の信号を得ることができる。
From the above, it is possible to obtain a signal having an S / N ratio by setting the frequency for varying the volume V 2 of the hollow portion in the tank 3 in the range of 1 to 15 Hz and 30 Hz or higher.

次にタンク3が非剛体、すなわちフレキシブルな場合に
ついて第13図に基づいて説明する。
Next, the case where the tank 3 is a non-rigid body, that is, flexible, will be described with reference to FIG.

また、角周波数ω0が式(2g)を満たさないが|k1(s、r2、V
2′)|が一定となるような範囲にあり、メインタンク
30がフレキシブルな場合、すなわち加圧時にメインタ
ンク30が圧力によって変形する場合、γP0vとA1の比
を割算器40で求めると次のようになる。
Moreover, although the angular frequency ω 0 does not satisfy the formula (2g), | k 1 (s, r 2 , V
If the main tank 30 is flexible, that is, if the main tank 30 is deformed by the pressure during pressurization, the ratio of γP 0 v and A 1 can be calculated by the divider 40. The result is as follows.

式(5e)にはΔVと|k1|の2つの未知数がある。これ
らの値は、キャリブレーションにより実験値として求め
られる。また、液量VLは次式より求められる。
Equation (5e) has two unknowns, ΔV and | k 1 |. These values are obtained as experimental values by calibration. Further, the liquid volume VL is obtained from the following equation.

VL=VT+ΔV-C・|k| (5f) ΔV=加圧による歪補正量 C・|k|:駆動周波数の変動による補正量 次に、上記の如きメインタンク30がフレキシブルな場
合のシステムの作動を説明する。上記体積変化機構33
によってメインタンク30内の空洞部分の体積V2がv0
Sin ω0tの体積変化せしめられる。この体積変化分に
伴なう圧力は圧力検出器34によって電気信号に変換さ
れ、並列接続された増幅度γv0を有するローパスフィ
ルタ45と角周波数ω0における増幅率1のハンドパス
フィルタ37に供給される。ローパスフィルタ45によ
ってメインタンク30内の静的な絶対圧力がγv0P0
して検出され、また体積変化機構33の駆動周波数と同
一の周波数を中心周波数として設定され、かつその周波
数を中心として体積変化機構33の駆動周波数の変動周
波数を通過させるように設定されたハンドパスフィルタ
37で体積変化分v0 sin ω0tに相当する圧力変化分 として検出される。この圧力変化分の最大値は振幅検出
器39で として検出される。その後、ローパスフィルタ45の出
力は振幅検出器39の出力で割算器40によって除算さ
れる。その除算値は増幅度|k|を有する増幅器46で
増幅されることによりメインタンク30の空洞部分の体
積V2と加圧によるメインタンク30膨張時の体積変化
量ΔVとの和となり、設定されたタンク3の全体積VT
+ΔVから引算器41で引算されると、その結果が液体
4の体積VLとなる。
V L = V T + ΔV-C · | k 1 | (5f) ΔV = distortion correction amount due to pressurization C · | k 1 |: correction amount due to drive frequency fluctuation Next, the main tank 30 is flexible as described above. The operation of the system in such a case will be described. Volume change mechanism 33
Therefore, the volume V 2 of the hollow portion in the main tank 30 is v 0
The volume of Sin ω 0 t can be changed. The pressure accompanying the volume change is converted into an electric signal by the pressure detector 34, and is supplied to the low-pass filter 45 having the amplification factor γv 0 and the hand-pass filter 37 having the amplification factor of 1 at the angular frequency ω 0 which are connected in parallel. To be done. The static absolute pressure in the main tank 30 is detected as γv 0 P 0 by the low-pass filter 45, and the same frequency as the drive frequency of the volume changing mechanism 33 is set as the center frequency, and the volume change is centered around that frequency. With the hand-pass filter 37 set to pass the fluctuation frequency of the drive frequency of the mechanism 33, the pressure change corresponding to the volume change v 0 sin ω 0 t. Detected as. The maximum value of this pressure change is detected by the amplitude detector 39. Detected as. The output of the low pass filter 45 is then divided by the output of the amplitude detector 39 by the divider 40. The divided value is set as the sum of the volume V 2 of the hollow portion of the main tank 30 and the volume change ΔV when the main tank 30 is expanded by pressurization by being amplified by the amplifier 46 having the amplification degree | k |. Total volume of tank 3 V T
When subtracted from + ΔV by the subtractor 41, the result is the volume V L of the liquid 4.

上記本考案の各実施例において、メインタンク30内に
燃料を注入したときのタンク内体積を測定した結果、第
14図に示す如く、測定原器で測定した液体量と略一致
し、精度の高い体積測定がなされた。
In each of the embodiments of the present invention, as a result of measuring the tank internal volume when the fuel was injected into the main tank 30, as shown in FIG. High volumetric measurements were made.

次に本考案のタンク構造の他の実施例として第15図及
び第16図を参照して説明する。
Next, another embodiment of the tank structure of the present invention will be described with reference to FIGS.

即ち、タンク3′が円柱等の一方向の断面が同一形状の
ものの場合には、前記タンク3′の一方向の同一形状の
断面と同一形状で、かつ上下端部に設けられた孔3′
a,3′bを有する仕切板3′cで、タンク3′内を仕
切り、小さな測定室3′eを形成せしめ、この測定室
3′e内の液体体積を測定するようにすれば、体積変化
機構33を推定することができるのでこれに伴なって装
置全体型状を極めて小さくすることもできる。
That is, in the case where the tank 3'has the same shape in cross section in one direction such as a cylinder, a hole 3'having the same shape as the cross section of the same shape in one direction of the tank 3'and provided at the upper and lower ends thereof.
A partition plate 3'c having a and 3'b partitions the inside of the tank 3'to form a small measuring chamber 3'e, and the liquid volume in this measuring chamber 3'e is measured. Since the change mechanism 33 can be estimated, the overall shape of the device can be made extremely small accordingly.

ただし、この場合、測定室3′eと、タンク3′との体
積比を前もって測定しておく必要があり、測定室内の液
体4の体積に前記比を掛け合わせた値がタンク内の液体
の全体積となる。
However, in this case, it is necessary to measure the volume ratio between the measuring chamber 3'e and the tank 3'in advance, and the value obtained by multiplying the volume of the liquid 4 in the measuring chamber by the ratio is the liquid in the tank. Total volume.

またこの実施例によれば、ベローズ33n即ち体積変化機
構33の周囲に位置される筒状保護部材33uを備えてい
ることから、例えばタンク3内に収容されている液体4
が機械的揺動によって液面が跳ね上ったり、大きな波と
なって生じる液体外力がベローズの外側面に衝突しよう
としても、その衝撃力が上記筒状保護部材33uにより阻
止されるために、そのベローズ33nには外力が作用され
ることがない。従ってそのベローズが外力で変動される
ことがないので測定誤差を生じることなく正確な体積測
定ができる。
Further, according to this embodiment, since the bellows 33n, that is, the cylindrical protection member 33u positioned around the volume changing mechanism 33 is provided, for example, the liquid 4 contained in the tank 3
When the liquid surface bounces due to mechanical rocking, or when an external liquid force generated as a large wave collides with the outer surface of the bellows, the impact force is blocked by the cylindrical protection member 33u. No external force is applied to the bellows 33n. Therefore, since the bellows is not changed by an external force, accurate volume measurement can be performed without causing a measurement error.

[考案の効果] 以上のように本考案によれば、タンク内の一部に、タン
ク内収容物が入り込まない空洞部を形成し、この空洞部
内体積を可変させるための、体積変化機構と、その体積
変化機構の動作に伴なう空洞部内圧力変化を検出する圧
力センサを設けて、その圧力センサからの出力信号でタ
ンク内収容物の体積を測定することができるので、その
タンク内収容物の残存量を、圧力と電気的信号によっ
て、きわめて容易かつ正確に検出でき、さらに安定した
精度で検出することができる。従ってきわめて簡単かつ
コンパクトな機構によってタンク内収容物が検出できる
ので検出の容易性、設備の経済性等が高められる効果が
ある。さらにバンドパスフィルタの周波数特性を変えら
れるので、機械的耐振性を向上させる効果が得られる。
[Advantage of the Invention] As described above, according to the present invention, a volume changing mechanism for forming a hollow portion in which the contents in the tank do not enter in a part of the tank and changing the volume of the hollow portion, Since the pressure sensor that detects the pressure change in the cavity due to the operation of the volume changing mechanism can be provided and the volume of the contents in the tank can be measured by the output signal from the pressure sensor, the contents in the tank can be measured. The remaining amount can be detected very easily and accurately by the pressure and the electric signal, and can be detected with stable accuracy. Therefore, since the contents in the tank can be detected by the extremely simple and compact mechanism, there is an effect that the easiness of detection and the economical efficiency of the equipment are improved. Further, since the frequency characteristic of the bandpass filter can be changed, the effect of improving the mechanical vibration resistance can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本考案の原理説明図、第2図は第1図において
体積変化機構33の駆動周波数とタンク内収納物体積と
を変化させたときの伝達関係の係数k2の変化状態を示
す特性図、第3図は第1図を説明するための原理説明
図、第4図は、第3図において体積変化機構33の駆動
周波数とタンク30内の収納物体積とを変化させたとき
の伝達関数の係数k1の変化状態を示す特性図、第5図
は、本考案の実施例の説明図、第6図は本考案の他の実
施例の説明図、第7図は体積変化機構33の詳細説明
図、第8図(A)は第7図における変化機構の動作説明
図、第8図(B)は第8図(A)の解析モデル図、第9図は体
積変化機構の他の実施例を示した説明図、第10図は本
考案によるシステム説明図、第11図は車両運転時のリ
ターン燃料熱による圧力変動の周波数スペクトル図、第
12図は運転時におけるリターン燃料の熱変動による圧
力変動と、液体揺動とタンク壁面の振動とによる圧力変
動の周波数スペクトル図、第13図は他の実施例による
システム説明図、第14図は第10図による実施例の体
積測定値を示すグラフ、第15図はタンクに仕切板を設
けた他の実施例説明図、第16図はその外観図、第17
図乃至第21図は従来例の説明図である。 30……メインタンク、31……補正用タンク 32……連結パイプ、33……体積変化機構 34……ゲージセンサ、35……通気孔 36,37,37′……バンドパスフィルタ 38,39……振幅検出器 40……割算器、41……引算器 42……増幅器、43……微分回路 44……増幅器 45……ローパスフィルター 46……増幅器
FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of the present invention, and FIG. 2 shows a change state of the coefficient k 2 of the transmission relationship when the drive frequency of the volume changing mechanism 33 and the volume of the stored contents in the tank in FIG. 1 are changed. FIG. 3 is a characteristic diagram, FIG. 3 is a principle explanatory diagram for explaining FIG. 1, and FIG. 4 is a diagram when the drive frequency of the volume changing mechanism 33 and the storage volume in the tank 30 are changed in FIG. FIG. 5 is a characteristic diagram showing a changing state of the coefficient k 1 of the transfer function, FIG. 5 is an explanatory diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 6 is an explanatory diagram of another embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a volume changing mechanism. 33 is a detailed explanatory view of 33, FIG. 8 (A) is an operation explanatory view of the changing mechanism in FIG. 7, FIG. 8 (B) is an analysis model drawing of FIG. 8 (A), and FIG. 9 is a volume changing mechanism. FIG. 10 is an explanatory view showing another embodiment, FIG. 10 is an explanatory view of a system according to the present invention, and FIG. 11 is a pressure fluctuation due to heat of return fuel during vehicle operation. Frequency spectrum diagram, FIG. 12 is a frequency spectrum diagram of pressure fluctuation due to heat fluctuation of return fuel during operation, and pressure fluctuation due to liquid fluctuation and vibration of tank wall surface, and FIG. 13 is a system explanatory diagram according to another embodiment. FIG. 14 is a graph showing the volume measurement value of the embodiment according to FIG. 10, FIG. 15 is an explanatory view of another embodiment in which a partition plate is provided in the tank, FIG. 16 is an external view thereof, and FIG.
21 to 21 are explanatory views of a conventional example. 30 ... Main tank, 31 ... Correction tank 32 ... Connection pipe, 33 ... Volume change mechanism 34 ... Gauge sensor, 35 ... Vent hole 36, 37, 37 '... Bandpass filter 38, 39 ... … Amplitude detector 40 …… Divider, 41 …… Subtractor 42 …… Amplifier, 43 …… Differentiation circuit 44 …… Amplifier 45 …… Low-pass filter 46 …… Amplifier

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】タンク内に位置させて、該タンク内圧力を
所定の周波数で変化せしめる体積変化機構と、前記タン
ク内圧力を検出する一つの圧力センサと、該圧力センサ
からの検出信号から前記タンク内の静的圧力を抽出する
ローパスフィルタと、該ローパスフィルタに並列的に接
続され、前記圧力センサからの検出信号から、前記体積
変化機構の周波数と同一周波数の信号成分を抽出するバ
ンドパスフィルタと、前記ローパスフィルタの出力を前
記バンドパスフィルタで除算する割算器と、該割算器か
らの出力に基づいて前記タンク内に収納された被測定物
の体積を算出する体積算出手段と、前記体積変化機構の
周囲を囲み、被測定物による外力が、前記体積変化機構
に作用されないように保護する筒状保護部材とを備えて
なることを特徴とする体積測定装置。
1. A volume changing mechanism which is located in a tank and changes the tank internal pressure at a predetermined frequency, a pressure sensor for detecting the tank internal pressure, and a detection signal from the pressure sensor. A low-pass filter for extracting static pressure in the tank, and a band-pass filter connected in parallel to the low-pass filter for extracting a signal component of the same frequency as the frequency of the volume changing mechanism from a detection signal from the pressure sensor. A divider for dividing the output of the low-pass filter by the band-pass filter, and a volume calculating means for calculating the volume of the DUT stored in the tank based on the output from the divider, And a cylindrical protection member surrounding the volume changing mechanism and protecting the volume changing mechanism from being acted upon by an external force from the object to be measured. That volume measuring device.
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