JPS62501235A - 容積を測定する方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 １０名称 容積を測定する方法と装置 ２、詳細な説明 本発明は、コンテナ中のガスの容積を測定する方法と、その方法を効果的に実行 するための装置であって、その一端がコンテナの開口部に接続され、往復運動壁 がその中に弾性的に支持されているチューブ状のケースと、励起装置、および、 そのコンテナ内の圧力ゲージとからなる装置に関する。

コンテナ中のガスの容積を測定する一方法は、断熱過程に対するガスの一般法則 を利用することである。それは、ｐｏ−ＶＯ−（ｐＯ−ＡＰ）　・（ＶＯ−ΔＶ ）　として表わせられる。閉じられたコンテナに対しては、測定に問題は無い。

調べられるべき容積でコンテナの圧力を測定し、それから、圧力が再び測定され るとき、既知の量だけコンテナの容積を変更することはできる。しかしながら、 多くのコンテナは密閉されておらず、抜は口が有り、そのようなコンテナに関す る測定はかなり複雑である。ガスの一般法則の原理を利用することを可能とする ために、コンテナ中の圧力と容積は、ガスの抜けが結果に影響せず、安定した動 的状態が達成されるように、変更されなければならない。これは、抜は口によっ て形成されるローパスフィルタのカットオフ周波数より高い周波数でコンテナ中 の容積と圧力を変化させることによって達成される。

米国特許３，７８９．８３４には、１から１００Ｈｚの間の周波数でコンテナ中 の物体を取囲むガスの容積を変化させて、コンテナ中に含まれる圧縮されない、 その物体の容積を測定し、その結果圧力の変化を測定する方法が開示されている 。この方法は、少なくとも１つの大きな欠点を有する。それは、広い圧力範囲を 正確に感知する圧力ゲージを必要とする。もちろん、その様な圧力ゲージは非常 に高価で、測定装置全体か高価な圧力ゲージなしで容積が測定されることができ る装置は、フランス特許２，４１２．８２５に開示されている。この装置は、膜 を介在して接続された２つのコンテナ、すなわち、１つは容積が測定され４べき 対象を格納し、他方のコンテナはピストンの変位によって容積が変えられる参照 コンテナである２つのコンテナからなる。測定時に、両方のコンテナの圧力が一 様になるように変えられ、ピストンは両方のコンテナが同じ圧力になるように制 御され、それにより、対象の容積がピストンの変位から決定される。この装置の 欠点は明らかである。すなわち、参照コンテナは測定装置を巨大化し、さらに、 大きなコンテナに対しては使用できないことである。

上に述べたような、高価な圧力ゲージおよび巨大な参照コンテナを必要とする欠 点が、異なる方法で設計されていても、従来の全ての装置に見付けられる。

従って、本発明の目的は、小さい低価格の装置によって、抜は口を存するコンテ ナ中のガスの容積を簡単に測定することができる新しい方法を提供することであ る。この目的は、コンテナの容積か最大値と最少値の間で正弦波に従って変化さ れることで達成される。その変化は、予め決められた圧力差Δｐを得るために、 一定の周波数で、異なる振幅で行われる。その予め決められた圧力差Δｐに対応 する容積差ΔＶは、コンテナ容積の２つの予め決められた値に対応する、前記正 弦波の少なくとも２点が得られたときの点を検出することによって決定される。

前記２点間の時間が測定され、前記予め決められた圧力差Δｐに対応する容積差 ΔＶの最大値と最少値を計算するために使用される。その容積は、式Ｖ−ΔＶｘ ｐＯｘａ／Δｐに基づいて計算される。ここで、ｐＯは静止圧力であり、Ｍ　” ’　Ｃｐ　／　ＣｖでｃｐとＣｖは各々コンテナ中のガスの一定圧力と一定容積 における比熱である。

その方法を実現するために、導入部において述べられた型の装置が使用される。

前記装置は、前記往復運動壁が通過するとき信号を供給するための少なくとも２ つの位置変換器と、１つの位置変換器からの信号と他方の位置変換器からの引続 いての信号との間の時間を測定するための時間測定手段と、前記時間測定手段に よって測定された時間に基づいて前記往復運動壁の振動振幅を計算し、コンテナ 中のガスの容積を測定するための計算手段とによって特徴付けられる。

コンテナのガス容積を決定することによって、コンテナ容積が既知であれば、コ ンテナ中の液体、あるいは、圧縮されない固体の容積を決定することができると いうことが強調される。

本発明は、実施例を説明する添附図面を参照してより詳細に説明される。第１図 は、本発明による、コンテナの容積を変えるための装置を示す。第２図は、コン ピュータへの容積測定データの取込みを示す図である。

第１図に示される装置は、容積測定がなされるべきコンテナ（図示せず）の開口 部に接続された一端１ａををするチューブ状ケース１からなり、前記コンテナの 周囲の壁は２つ以上の絞り２２を有する。ピストン２はそのケース内に可動的に 取り付けられ、そのピストンの断面領域は、そのケース内で簡単に動くことがで きるように、そのケースの内部断面領域より幾分小さい。普通、ピストンとその ケースとの間の密閉シールが必要とされないように、本実施例においても、その ようなシールは必要とされない。しかしながら、望まれるならば、円形壁面膜等 をシールの必要度に応じて設けることができる。ピストン２は半径方向に内部２ ａと外部２ｂとに円形のリセス（ｒｅｃｅｓｓ）によって分けられている。ピス トン２はスプリング３によってケースに取付けられ、そのスプリング３の一端３ ａはピストンの内部２ａに固定され、他端３ｂは、ケースに接続され絞り２２に 関して、あるレベルに設けられた円形スプリングアッタチメント５の外部に固定 される。スプリング３は、自由に圧縮伸長スプリングとして動作できる大きさで ある。換言すれば、それは、その長さに関して大きい直径を有する。長いアルミ ニウムチューブの形をしたピストンロッド２３は、ピストンの中央からそのケー スの長手方向に伸びている。そのピストンロッドは固定的にピストンに接続され ている。ピストンロッドは、ケース１の内部をピストン２がフィツトして動くこ とができるようにピストン２を支え、従つて、コンテナの開口部の底部ガイドベ アリング７と上部スプリングアッタチメントの」二部ガイドベアリング６を通っ て伸びている。底部ガイドベアリング７は円形であって、そのベアリングからそ のケースに半径方向に伸びる多数のスポーク８によって取付けられている。さら に、ピストンロッドは」二部ガイドベアリング６とスプリングアッタチメンｌ− ５の」二部に取り付けられた電磁励起手段９からの励起エネルギを転送するよう に働く。励起手段９は、その巻線かケースの水平面に有るコイル１０と、そのコ イルに面するピストンウッドに設けられ、中心孔を介して芯１０の中を変位する ことができる鉄芯１１と、コイル１０に接続された回路（図示せず）とからなる 。

ケースの中のピストンの位置を検出するために、通常タイプの２つの変換器１３ と１４がピストンの移動方向に互いに離れて設けられている。

第２図は、容積測定がなされるべきコンテナ２０に接続された、第１図に示され る装置を示している。明らかなように、ケースの２つの変換器１３と１４は、圧 力ゲージ１６に接続されたマイクロコンピュータのような計算手段１５に接続さ れている。

その圧力ゲージ１６はコンテナに設けられ、本発明の実施例では、圧力制御装置 である。

コンテナ中の液体の容積を測定するための装置を使用するときについて説明する 。最初に、容積測定は抜は口を存するタンクで行われるならば、容積の変化の周 波数は、その抜けによる影響が出来るだけ少なくなるようにする。その抜けはロ ーパスフィルタのように動作するので、容積変換の周波数はフィルタのカットオ フ周波数よりかなり高くなければならない。これは、抜は口の大きさを適当に選 択することにより達成される。

実際の測定の間に、ピストンは、上端位置に有るとき、コイルから適当なパルス 幅と振幅の電流パルスを送ることによって動かされる。その時は、例えば、振動 信号からコンピュータによって導くことで決定される。この励起原理の結果とし て、そのケースの往復運動中に、ピストンは、その振動周波数が非常に安定した 正弦波を非常に正確に生じる。ピストンの動きの振幅は、コンテナが初期圧力ｐ Ｏと予め決められた二Δｐ／２だけ異なる予め決められた圧力になり、その圧力 制御装置が応答するまで、連続的に増加される。この圧力が達成されたとき、ピ ストンが１つの変換器１３あるいは１４から他方の変換器を通過するまでの時間 が測定され、コンピュータはこの時間を正弦波のピーク対ピーク値を、すなわち 、ピストンの終端位置間の距離を計算するために使用する。ピストンの断面領域 は知られているので、予め決められた圧力差Δｐに対応する容積変化ΔＶが計算 される。このようにして、調べられるべき容積Ｖは、書き直され、マクロ−リン 展開されて、 Ｖ−（ΔＶ−ｐｏ　舎　Ｍ）　／　（Δｐ）（ここで、ΔＶは予め決められた圧 力差ΔＰにおける容積変化、ｐＯは初期圧力であり、ｉｉ　−ＣＰ　／　Ｃｖで あり、ＣｐとＣｖはコンテナ中のガスの一定圧力および一定容積のときの比熱で ある）として表わせられるガスの、一般法則から決定される。コンテナ中の液体 の容積を決定したいときは、■は液体上のガスの容積の測定値であり、液体の容 積はコンテナ全体の容積から■を引算することにより得られる。コンテナ中の圧 縮されない固体の容積は同様にして決定される。

ｐＯ・１１の効果を除去するために、２つの連続した測定か実行され、ΔＶが２ つの異なるコンテナ容積に対して決定される。コンテナ容積は、例えば、ピスト ンの中立位置を変えることによって変化される。

ｐＯ−Ｉｉの除去を含む上述の方法が使用されないときは、コンテナの内容と望 ましい精度によって、ｐＯは普通の圧力ゲージによって決定され、ｙは曲線対応 、あるいは、表から決定される。

石油タンクのような爆発性の物では、電磁励起装置を使用することは適当ではな い。また、ある場合には法律および規則によって閉止されている。これらの場合 には、第１図に示される励起装置は、機械的にピストンロッドを動作させ油圧あ るいは空気圧手段によって駆動され、本発明による原理を変更しない装置によっ て置換えられることができる。

本発明による装置は多くの長所ををしている。Δｐか一定に維持されている間の 測定により、コンテナのより安定な条件が得られる。この種の測定では、タンク が満杯のときΔｐが無限に近付くという問題を避けることができ、広い範囲に渡 って高い粘度の圧力ゲージを必要としない。本発明による装置では、圧力ゲージ は簡単な圧力制御装置である。さらに、装置の新しい設計により、ピストンハブ （ｐｉｓｔｏｎ　ｈｕｂ）が連続的に、および、正弦波と正確に一致して変えら れ、それにより、ピストンの移動の振幅は簡単に決定される。ピストンの移動が 高精度で起こらない装置は、線形変換器を必要としく実際、そのような変換器が 、本発明による装置では使用される）、そのような変換器は非常に高価である。

もちろん、本発明による上述の実施例は例にすぎず、添附された請求の範囲に書 かれた範囲内で多くの変形例が考えられる。例えば、スプリングはいくつかの内 部接続されたスプリングによって置換えられることができ、部品の相互の位置が 変更されることもできる等である。さらに、可動壁は、ピストンの代わりに、膜 あるいは拡声器の要素であることもできる。

ＦＩＧ、２ 国際調査報告 □ｌＡ−ｓｌ１ｍＮ＠、ＰＣＴ／ＳＥ８５１００５３７

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）コンテナの容積は正弦波に従って最大値と最少値の間で変化し、前記変化 は、予め決められた圧力差△ｐを得るために、一定の周波数だが変化する振幅で なされ、前記予め決められた圧力差△ｐに対応する容積差△Ｖは、コンテナの容 積の２つの予め決められた値に対応する、前記正弦波の少なくとも２点が得られ たときの点を検出することにより決定され、前記正弦波の前記２点間の時間は、 前記予め決められた圧力差△ｐに対応する容積差△Ｖの最大値と最少値を計算す るために測定され、および使用され、容積Ｖは式Ｖ＝（△Ｖｘｐ０ｘＭ）／（△ ｐ） （ここにおいて、ｐ０は静止圧力、и＝Ｃｐ／Ｃｖで、ＣｐとＣｖはそれぞれ、 コンテナ中のガスの一定圧力と一定容積における比熱である）に基づいて計算さ れることを特徴とするコンテナ内のガスの容積Ｖを測定する方法。
2. （２）測定はコンテナの容積の異なる値に対して繰返され、それにより、ガス容 積はｐ０・иが分らなくとも計算されることを特徴とする請求の範囲第１項に記 載の方法。
3. （３）コンテナの開口部の一端に接続され、往復運動壁が弾性的に支持されてい るチューブ状のケースと、励起装置と、および、コンテナに設けられた圧力ゲー ジとからなる装置において、前記往復運動壁が通過するとき信号を供給するため の少なくとも２つの位置変換器と、１つの位置変換器からの信号と、他方の位置 変換からの引続いての信号との間の時間を測定するための時間測定手段と、前記 時間測定手段によって測定された時間に基づいて前記往復連動壁の発振振幅を計 算し、および、コンテナ中のガスの容積を測定するための計算手段を更に有する ことを特徴とするコンテナ中のガスの容積を測定するための装置。
4. （４）励起装置は、適当な時間に短い励起パルスによって可動壁を励起すること を特徴とする請求の範囲第３項に記載の装置。
5. （５）前記可動壁の振動振幅は、励起パルスの幅と、あるいは、振幅を変えるこ とによって、変えられることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の装置。