JPH11502031A - 超音波パルスにより液体のレベルを決定するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 超音波パルスの伝搬時間測定および平均超音波速度（ｖ）から容器（２）のなかの液体のレベル（Ｈ）を決定する際の測定精度を改善するため、平均超音波速度（ｖ）が液体（９０）のなかの少なくとも２つの参照超音波速度から外挿により求められる。この仕方で液体のレベル（Ｈ）と無関係に１ミリメートル以内の測定精度が得られる。本発明による方法を実施するための装置（１）では、超音波パルスを送信かつ受信するための少なくとも１つの装置を有する主測定区間と、超音波速度を決定するための少なくとも２つの参照区間と、計算機ユニット（５０）とが設けられており、その際に計算機ユニット（５０）が超音波速度から平均超音波速度（ｖ）を外挿により求める。

Description

【発明の詳細な説明】 超音波パルスにより液体のレベルを決定するための方法および装置 本発明は、超音波パルスの伝搬時間測定および平均超音波速度から容器のなか の液体のレベルを決定するための方法に関する。 本発明は、さらに、液体のレベルを計算するために利用される平均超音波速度 を参照超音波速度から外挿により求める計算機ユニットを有する上記の方法を実 施するための装置に関する。 液体のレベルの特に正確な決定は、たとえば燃料の地下タンク設備において、 または総じて危険物容器において必要である。ここでは厳しい環境基準に基づい て実際上あらゆる漏洩が認識かつ除去されなければならない。１ないし１０ｍ² の横断面を有する大型タンクでは、液体のレベルのわずか１ｍｍの誤測定が既に 液体の体積の１ないし１０ｌの誤決定に通ずる。 燃料タンクを監視するため、液体表面において反射される超音波パルスの伝搬 時間測定によりエコロット原理に従って液体のレベルを求める無接触式超音波測 定システムは知られている。さらに、その際に伝搬時間を測定するため、個々の 構成部分として超音波パルスの送信のためにも受信のためにも適している圧電セ ラミック超音波変換器を使用することも知られている。 測定された伝搬時間から液体のレベルを計算するためには、液体中の超音波パ ルスの伝搬速度が知られていなければならない。しかし、タンク設備のようなま さに大型容器では、液体の密度および温度が全容器体積にわたって一定ではない 。それどころか垂直方向に密度勾配および温度勾配が生じている。 超音波速度は密度および温度に関係しているので、ｍｍ範囲内の許容差で液体 のレベルを決定するためには、超音波速度の補正が行われなければならない。ま た、その組成が変動する不均一な液体に対しては、超音波速度の一般的な表示は 可能でない。 解決策として、米国特許第 4,748,846号明細書から、超音波速度を既知の長さ の参照区間を用いて直接に液体のなかで測定することは知られている。この目的 で、超音波変換器が超音波を放射する本来の測定区間に沿って、垂直方向に追加 的に超音波に対する反射器が予め定められた間隔で配置されている。液体のレベ ルを計算するため、それぞれ液体の表面のすぐ近くに位置している反射器を用い て求められた平均の液中超音波速度が利用される。これは、垂直方向に高さにわ たって平均化されるので、平均超音波速度である。 また米国特許第 3,394,589号明細書から、超音波パルスの伝搬時間測定および 平均超音波速度から容器のなかの液体のレベルを決定することは知られている。 これらの方法により達成可能な精度は、相い続いている反射器の間隔が小さい ほど高い。 しかし欠点として、複雑な信号検出方法で電子的マスク時間の助けを借りて液 体の表面からの反射と固定の反射器からの反射との間の区別が行われなければな らない。それによって達成可能な精度に制限が課せられている。このことは、反 射器が別々に本来の測定区間と並んで配置されている場合（米国特許第 5,095,7 48号明細書）にも当てはまる。なぜならば、その場合にも多重反射の結果として 、反射器が任意に密には配置され得ないからである。 従って、本発明の課題は、超音波パルスの伝搬時間測定および平均超音波速度 から容器のなかの液体のレベルを決定するための方法であって、前記の欠点を回 避し、また特に液体のレベルと無関係に１ミリメートル以内の測定精度を達成す る方法を提供することである。さらに、本発明の課題は、この方法を特に目的に かなった簡単な手段で実施するための装置を提供することである。 この課題は、超音波パルスの伝搬時間測定および平均超音波速度から容器のな かの液体のレベルを決定するための方法に関して、平均超音波速度が液体のなか の少なくとも２つの参照超音波速度から外挿により求められることにより解決さ れる。 本発明はその際に、液体のなかに特に垂直方向に温度および密度の連続的な分 布が存在するという認識から出発する。その結果、液体のなかに垂直方向に超音 波速度の連続的な分布も予期される。液体のなかの超音波速度は、それによって 容器の底からの高さの関数として記述され得る。容器の相い異なる高さでの少な くとも２つの参照超音波速度の測定によりこの関数が求められ、またそれにより 測定点を越える超音波速度の分布が外挿により求められ得る。特にそれにより容 器の底から液体のレベルまで垂直方向に平均化された平均超音波速度の非常に正 確な表示が可能である。同じく、等しい脚点を有する相い異なる長さの垂直に向 けられた参照区間にわたっての少なくとも２つの参照超音波速度の測定によって も、平均超音波速度の分布が求められ、またこの分布から液体のレベルまで平均 化された平均超音波速度が外挿により求められ得る。 液体のレベルの決定は、次のように特に有利な仕方で再帰的に行われる。すな わち、液体のレベルに対する推定値から近似的な平均超音波速度が求められ、こ れが液体のレベルに対する推定値の再帰的な改善のために利用され、またその際 に改善された推定値が液体のレベルと同等に扱われる。この方法により液体のレ ベルに対する推定値は実際の値に漸近的に近づく。液体のレベルに対する所望の 精度が到達されると、この方法は終了され得る。一般に液体のレベルの推定値は 第２の通過中に既にサブミリメートル範囲に補正されるので、第１の通過後の方 法の終了後に液体のレベルの１ｍｍの精度が到達され得る。 平均超音波速度の外挿が直線的な近似を含んでいると、特にエレガントであり 、計算費用が少なくてすむ。一般に液体のなかで超音波速度の分布は高さにわた って直線的ではないので、好ましくは、測定点の巧みな選定が行われる。その際 に、測定点が容器の底の付近に、また測定点が容器の表面の付近に位置している 場合には、参照超音波速度に対して特に２つの測定点で十分である。平均超音波 速度はその際に超音波速度の近似化された直線的な分布を高さにわたって積分す ることにより得られる。しかし、垂直な参照区間を用いて直接に平均超音波速度 の分布を求めることも可能である。その際に測定範囲として、なお浸漬している 最も短い参照区間および最も長い参照区間を使用することは適切である。 温度変動の結果として、耐用期間の長い液体容器のなかには、溜まりとして容 器の底に溜まり得る水の凝縮が生じ得る。同じくこのような溜まりは液体のなか に既に存在している不純物を除くことによっても生じ得る。容器の早期の清浄化 は、不純物が液体との境界面の下側の溜まりのなかに溜まっている際に、境界面 における超音波パルスの反射により容器のなかの溜まりレベルが決定されるなら ば、避けられ得る。溜まりレベルの決定により、保守員は溜まりの状態に合わせ て、特定の溜まりレベルが実際に到達されるまで、待つことができる。液体のレ ベルは溜まりレベルの差し引きにより得られる。 有利な仕方で、送り出し量が体積で検出されるタンク設備に対しては、液体の 体積が液体のレベルから決定される。液体のレベルを液体の体積に換算するため 、容器の正確なジオメトリが利用され、もしくはたとえば較正された積算流量計 により換算のための関係式が容器（“１リットル”）を段階的に満たし、または 空にすることにより作成される。 液体の体積は温度に関係するので、誤表示を避けるため、平均温度を用いて液 体の体積が温度に関して正規化され、その際に平均温度が液体のなかで測定され た垂直な温度分布の積分を介して求められることは有利である。 装置に関しては本発明の課題は、第１の端と第２の端との間に置かれている主 測定区間に沿っての超音波パルスの伝搬時間測定から容器のなかの液体のレベル を決定するため、超音波パルスを送信かつ受信するための少なくとも１つの装置 と、超音波速度を決定するための少なくとも２つの参照区間と、計算機ユニット とが設けられており、その際に計算機ユニットが超音波速度から、液体のレベル を計算するために利用される平均超音波速度を外挿により求めることにより解決 される。 測定のために、装置は主測定区間が液体中で垂直になるように考慮される。そ の際、装置の第１の端は陽気の底に対して固定的な間隔を置いて位置している。 有利な仕方で、第１の端と第２の端との間の主測定区間に対して並列な列のな かに、超音波に対する反射器が互いに予め定められた間隔をおいて配置されてい る。これらの反射器を用いて、前記のように、直接に容器の底からの高さにわた る平均超音波速度の分布が直接求められ得る。加えて、平行にずらされた配置に より、容易に液体表面において反射された超音波パルスと反射器において反射さ れた超音波パルスとの間の区別が行われ得る。種々の反射器の区別も可能にする ためには、反射器の間隔は互いに整数倍にならないように選ばれるべきであろう 。追加的に、装置のスリムな構成形態が可能になるので、これは後からでも細い 注入短管または細いベント開口を有する閉じられた容器のなかに入れられ得る。 液体体積の温度正規化のために必要になる液体中の平均温度を決定するため、 好ましくは、複数の温度センサが第１の端と第２の端との間に互いに予め定めら れた間隔をおいて列に配置されている。 第１の案内管が主測定区間を、第２の案内管が参照区間を、また第３の案内管 が温度センサを囲んでおり、その際に各案内管が開口を有し、これらの開口を経 て作動の際にそれぞれの案内管の内部がそれを囲んでいる液体と連通することは 特に有利である。案内管のなかに測定区間を布設することにより、放射された超 音波パルスがそれぞれ方向付けられて伝搬することが達成される。この仕方で、 反射されるパルスの強度が高まるので、自由伝搬の際にはもはや検出され得ない であろう一層長い区間も測定され得る。 追加的に案内管により、スリムな構成形態と同時に、装置の高い安定性が得ら れる。３つの案内管が互いに接続されるならば、管の間に生ずる空間が接続ケー ブルを確実に布設するために利用され得る。 超音波パルスを送信しかつ受信するための装置が、前記のように、個々の構成 部分として超音波パルスの送信のためにも受信のためにも適している超音波変換 器として構成されていることにより、伝搬時間の測定が特に簡単に行われる。 有利な仕方で、各案内管の第１の端にそれぞれの独立した超音波変換器が配置 されており、その際に第１および第２の案内管のなかの超音波変換器は第２の端 の方向への放射のために、また第３の案内管のなかの超音波変換器は第１の端の 方向への放射のために配置されている。装置の作動中に第１の端は液体のなかに 容器の底から定められた間隔に位置している。第１の案内管のなかに配置されて いる超音波変換器は、装置の作動中に液体の表面において反射された超音波パル スの伝搬時間を測定する役割をする。第２の超音波変換器を用いて参照超音波速 度が求められ得る。第３の案内管のなかに配置されている超音波変換器が反対方 向に放射することにより、溜のレベルも、溜がまだ溜まっていない場合には、容 器の底までの間隔も決定され得る。 超音波変換器は電圧パルスの印加の際に個別パルスではなく、減衰する強度を 有する超音波パルスの列を放射するので、送信と受信との間に物理的なむだ時間 が生ずる。区間の長さに換算すると、このむだ時間は一般に約１０ｃｍに相当す る。第３の案内管のなかの超音波変換器を用いて１０ｃｍ以下の溜のレベルも測 定するため、第３の案内管のなかの超音波変換器は第１の案内管のなかの超音波 変換器にくらべて第２の端のほうにずらされて配置されている。溜のレベルが第 １の案内管のなかの超音波変換器を越えて上昇すると、溜のレベルは選択的にこ の超音波変換器を用いても検出され得る。 超音波パルスは液体のなかで減衰されるので、反射信号は反射層と送信器また は受信器との間で一般に最大２ｍの距離まで検出され得る。それを越える液体の レベルをも測定し得るように、参照区間の案内管のなかの第２の端に追加的な超 音波変換器が第１の端から第２の端への方向への放射のために配置されている。 液体のレベルがこの超音波変換器を越えて上昇すると、この超音波変換器が第１ の端における超音波変換器の代わりに液体のレベルを決定するために利用され得 る。 第１の端から第２の端への方向に追加的な超音波変換器の後に少なくとも反射 器が位置していることは、平均超音波速度を外挿により求めるために特に有利で ある。 装置の機械的安定性および垂直方向の方向合わせのために、案内管の１つが中 空の保持ロッドとして構成されており、この保持ロッドが作動の際に容器から突 出し、また装置を取付かつ垂直に向きを合わせるための玉継手を含んでいること は有利である。作動の際に容器から突出する中空の保持ロッドは、超音波変換器 または温度センサを駆動かつ評価するエレクトロニクスを組み込むために使用さ れ得る。 以下、本発明の実施例を図面により一層詳細に説明する。 図１は本発明による方法に従って容器、特に燃料容器のなかの液体のレベルを 決定するための測定装置を示す図、 図２は使用される測定量の表示と共に作動の際の容器のなかの測定装置の配置 を示す概要図、 図３は液体のなかの平均超音波速度ｖを高さの関数として示す第１のグラフ、 図４は液体のなかの温度分布を高さの関数として示す第２のグラフである。 図１に示されている測定装置１は、測定管１０、主管１１ならびに参照管１２ を含んでいる。主管１１の上端に玉継手２０が位置しており、この玉継手は容器 に測定装置１を取付ける際に同時に垂直な方向合わせの役割をする。容器のうち 、図面を簡単にするため、容器蓋３０のみが示されている。玉継手２０は孔２４ およびねじピン２５を用いて中空の保持ロッド１３に沿って軸線方向に移動可能 である。 容器蓋３０の上側で主管１１は、電子プローブ４０を受け入れるための中空の 保持ロッド１３として構成されている。電子プローブ４０の交換を容易にするた め、移動可能なスリーブ４１が中空の保持ロッド１３の上に取付けられている。 電子プローブ４０を計算機ユニット５０と接続するため制御線４５が設けられて いる。計算機ユニット５０は、測定装置１の外側に分離して取付けられている。 電位等化のため測定装置１は過電圧アレスタ１８により雷に対する保護を行う。 こうして、接地電位にないタンクに（たとえば陰極保護装置を有するタンクに） 本測定装置を設けることも可能である。 超音波案内管として構成されている３つの管１０、１１、１２の各々は、開口 １５を有し、これらの開口を通じて超音波案内管１０、１１、１２の内部は作動 の際に周囲の液体と連通する。測定管１０ならびに参照管１２の内部にそれぞれ 下端に上方に向けられた放射面を有する超音波変換器２１または２２がはめ込ま れている。主管１１の内部には下端に別の超音波変換器２３がはめ込まれており 、その放射面は下方を指している。超音波変換器２３はその際に、等しい高さに 位置している両超音波変換器２１、２２にくらべて上方に１０ｃｍだけずらされ ている。 参照管１２の内部には超音波変換器２２に対して３０ｃｍ、７５ｃｍおよび１ ３０ｃｍの間隔をおいて超音波に対する３つの反射器１６が取付けられている。 超音波変換器２２からの間隔の増大と共に、平らな金属板片として構成されてい る反射器１６の水平方向の広がりは増大する。 さらに、主管１１の内部には互いに等しい間隔をおいて３つの温度センサ１７ が配置されている。中空の保持ロッド１３のなかに組み込まれている電子プロー ブ４０は、超音波変換器２１、２２および２３ならびに温度センサ１７を駆動し 、これらを読出す。その際に求められたデータは電圧信号の形態で制御線４５を 経て計算機ユニット５０に伝達される。 互いに結合されている超音波案内管１０、１１、１２の全直径は、実施例では ２ツォルよりも小さい。追加的に玉継手２０は下端にＤＩＮ ＩＳＯ２２８／１ ／Ｇ２による２ツォルねじを有する。それにより測定装置１はガソリンスタンド における燃料タンクの標準化された構成形態に適応させられている。装置は問題 なく後からドーム蓋の標準化された２ツォル開口を通して燃料タンクのなかに挿 入され、またこれとねじ締めされる。 図２は測定作動の際に容器２のなかで垂直に向けられている測定装置１を示す 。容器の底７０に液体９０への境界面８１までに溜の高さＨＳを有する溜８０が 生じている。液体９０は液体の高さＨを有する容器２のなかで液体表面９１まで 延びている。超音波変換器２１および２２は容器の底７０から間隔ｄをおいて位 置している。 反射器１６は参照管１２のなかの超音波変換器２２の上に間隔ＨＲＯ、ＨＲＭ およびＨＲＵをおいて位置している。温度センサ１７は主管１０に沿って容器の 底７０の上に間隔ＨＴＯ、ＨＴＭおよびＨＴＵをおいて取付けられている。すべ ての上記の間隔は、測定装置の新たな組み込みの際に自動的に検出または計算さ れる。そのために超音波変換器２３を用いて容器の底７０までのその間隔Ｓが、 従ってまた容器の底７０までの超音波変換器２２および２３の間隔ｄも求められ る。 図２による測定作動の際に超音波変換器２１は、８３Ｈｚのクロック周波数に より超音波パルスを測定管１０に沿って放射し、液体表面において反射された超 音波パルスを伝搬時間ｔＨに相応して検出する。 超音波変換器２２は、同様に８３Ｈｚのクロック周波数により駆動され、参照 管１２に沿って超音波を放射する。送出時点以後に経過した時間に相応して復帰 伝搬する超音波パルスの検出を許す電子的な測定窓を用いて、個々の反射器１６ に相応する伝搬時間が決定される。同じ方法により、どの反射器１６が液体のレ ベルの下降の際になお液体のなかに位置しているかが認識される。なぜならば、 ２つの隣接する反射器１６からの期待されるべき検出時点の間に液体の表面９１ における反射により追加的なエコー信号が生ずるからである。 平均超音波速度ｖ（ｈ）、ここでｈは超音波変換器２２の上の高さの分布は、 図３による直線的な回帰直線１００を用いて３つの可能な測定点１０１、１０２ および１０３の２つにより決定される。図２に相応して、加えて、間隔ＨＲＵを おいた反射器が、また液体のレベルＨに関係してなお浸漬している最後の反射器 、すなわち図示されている場合には間隔ＨＲＭをおいた反射器、が利用される。 その結果、下記の式が得られる： ｖ（ｈ）＝ｖ（ＨＲＵ）＋｛（ｈ−ＨＲＵ）／（ＨＲＭ−ＨＲＵ）｝・ （ｖ（ＨＲＭ）−ｖ（ＨＲＵ）） 超音波変換器２３を用いて境界面８１における反射により溜めの高さＨＳが求 められる。 超音波変換器２１までの液体の表面９１の間隔ＨＯＵは、再帰的に平均超音波 速度ｖ（ｈ）を用いて下記の式により決定される： ＨＯＵ₍₁₎ ＝ＨＲＭ ＨＯＵ_(i) ＝ｖ（ＨＯＵ_(i-1)）・ｔＨ ＨＯＵ ＝ＨＯＵ_(i) 最初に、浸漬された最後の反射器から超音波変換器２２までの間隔、すなわち 示されている図２による例では間隔ＨＲＭ、が間隔ＨＯＵに対する推定値ＨＯＵ₍₁₎ として利用される。この推定値は、ｖ（ｈ）と液体の表面９１において反射 された超音波パルスの求められた伝搬時間ｔＨとの関係を用いて段階的に改善さ れる。改善された推定値ＨＯＵ_(i)は間隔ＨＯＵと同等に扱われる。 本発明の実施例では上記の反復方法の最初の改善（すなわちｉ＝２）の後に、 既にここで１ｍｍ以内の測定制度が達成されるので、反復方法が終了される。容 器のなかの液体のレベルＨは式： Ｈ＝ＨＯＵ＋ｄ−ＨＳ により計算された値から得られる。 液体のレベルＨから液体の体積への換算が行われる。そのために選択的に正確 に予め与えられた容器のジオメトリが計算ユニットに入力され得る。または較正 された積算流量計により容器特性曲線が容器を段階的に空にすること、また満た すことにより作成される。 図４には温度センサ１７を用いて求められた測定点２０１、２０２および２０ ３が記入されており、その際にｘは容器の底７０への間隔を示す。測定点の間の 温度分布は直線的内挿を用いて計算される。 平均温度ＴＭを求めるためには下記の積分式が用いられる： ａ）３つの浸漬型温度センサ： ｂ）２つの浸漬型温度センサ： ｃ）浸漬型温度センサ： ＴＭ＝Ｔ（ＨＴＵ） 液体９０の温度に関係する密度を用いて、１５℃に正規化された液体体積が計 算される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．超音波パルスの伝搬時間測定および平均超音波速度（ｖ）から容器（２）の なかの液体のレベル（Ｈ）を決定するための方法において、平均超音波速度（ｖ ）が液体（９０）のなかの少なくとも２つの参照超音波速度から外挿により求め られることを特徴とする液体のレベルを決定するための方法。 ２．液体のレベル（Ｈ）に対する推定値から近似的な平均超音波速度が求められ 、これが液体のレベルに対する推定値の再帰的な改善のために利用され、またそ の際に改善された推定値が液体のレベル（Ｈ）と同等に扱われることによって、 液体のレベル（Ｈ）の決定が再帰的に行われることを特徴とする請求項１記載の 方法。 ３．平均超音波速度の外挿が直線的な近似を含んでいることを特徴とする請求項 １または２記載の方法。 ４．不純物が液体（９０）との境界面（８１）の下側の溜まり（８０）のなかに 溜まっている際に、境界面（８１）における超音波パルスの反射により容器（２ ）のなかの溜まりレベル（ＨＳ）が決定されることを特徴とする請求項１ないし ３の１つに記載の方法。 ５．液体の体積が液体のレベルから決定されることを特徴とする請求項１ないし ４の１つに記載の方法。 ６．平均温度（ＴＭ）を用いて液体の体積が温度に関して正規化され、その際に 平均温度（ＴＭ）が液体のなかで測定された垂直な温度分布の積分を介して求め られることを特徴とする請求項５記載の方法。 ７．第１の端と第２の端との間に置かれている主測定区間に沿っての超音波パル スの伝搬時間測定から容器（２）のなかの液体のレベル（Ｈ）を決定するための 装置において、超音波パルスを送信かつ受信するための少なくとも１つの装置を 有する主測定区間と、超音波速度を決定するための少なくとも２つの参照区間と 、計算機ユニット（５０）とが設けられており、その際に計算機ユニット（５０ ）が超音波速度から、液体のレベル（Ｈ）を決定するために利用される平均超音 波速度（ｖ）を外挿により求めることを特徴とする液体のレベルを決定するため の装置。 ８．第１の端と第２の端との間の主測定区間に対して並列な列のなかに超音波に 対する反射器（１６）が互いに予め定められた間隔をおいて配置されていること を特徴とする請求項７記載の装置。 ９．複数の温度センサ（１７）が第１の端と第２の端との間に互いに予め定めら れた間隔をおいて配置されていることを特徴とする請求項７または８記載の装置 。 １０．第１の案内管（１０）が主測定区間を、第２の案内管（１２）が参照区間 を、また第３の案内管（１１）が温度センサ（１７）を囲んでおり、その際に各 案内管が開口（１５）を有し、これらの開口を経て作動の際にそれぞれの案内管 の内部がそれを囲んでいる液体（９０）と連通することを特徴とする請求項９記 載の装置。 １１．超音波パルスを送信しかつ受信するための装置が超音波変換器として構成 されていることを特徴とする請求項７ないし１０の１つに記載の装置。 １２．各案内管（１０、１１、１２）の第１の端にそれぞれの独立した超音波変 換器が配置されており、その際に第１および第２の案内管（１０、１２）のなか の超音波変換器（２１、２２）は第２の端の方向への放射のために、第３の案内 管（１１）のなかの超音波変換器（２３）は第１の端の方向への放射のために配 置されていることを特徴とする請求項１１記載の装置。 １３．第３の案内管（１１）のなかの超音波変換器（２３）が、第１の案内管（ １０）のなかの超音波変換器（２１）にくらべて第２の端のほうにずらされて配 置されていることを特徴とする請求項１２記載の装置。 １４．参照区間の案内管（１２）のなかの第２の端に追加的な超音波変換器が第 １の端から第２の端への方向への放射のために配置されていることを特徴とする 請求項１２記載の装置。 １５．第１の端から第２の端への方向に参照区間の案内管（１２）のなかの第２ の端における超音波変換器の後に少なくとも１つの反射器（１６）が位置してい ることを特徴とする請求項１４記載の装置。 １６．案内管の１つが中空の保持ロッドとして構成されており、この保持ロッド が作動の際に容器から突出し、また装置を取付かつ垂直に向きを合わせるための 玉継手を含んでいることを特徴とする請求項１２ないし１５の１つに記載の装置 。