(57)【要約】      （修正有）【課題】液体の残量を簡便に、かつ精確に確認することのできる液量検出装置を提供する。【解決手段】筐体１１内にハンマータイプの電磁コイルにより構成された衝撃付与部１２およびセンサ１３Ａを有する振動計測部１３を一体的に備えている。電磁コイル１２Ｂの駆動によりハンマー部材１２Ａが容器の壁面に衝撃を与える。この衝撃によって容器内に発生した共鳴振動をセンサ１３Ａにより計測する。信号処理部ではこのセンサ１３Ａの出力を基に共鳴振動の周波数を分析し、容器内の液化ガスの残量を算出する。その結果は表示部１５に表示される。【選択図】図１
0003171135.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
容器内の液体の液量を検出するための液量検出装置であって、
前記容器の壁面に衝撃を与える衝撃付与部と、
前記容器の壁面に接触し、衝撃により前記容器に発生した共鳴振動を検出する振動計測部と、
前記振動計測部により検出された共鳴振動に基づき前記容器内の液量を検出する液量検出部と、
を備えると共に、少なくとも前記衝撃付与部および振動計測部を同一筐体に一体的に有する
液料検出装置。
【請求項２】
前記衝撃付与部は、前記筐体から突出・後退が可能なハンマー部材と、前記ハンマー部材をパルス電圧により駆動する電磁コイルとを含む
請求項１に記載の液量検出装置。
【請求項３】
前記筐体の前面に前記容器の壁面に吸着可能な吸着部を備え、前記容器の側面に着脱自在である
請求項１に記載の液量検出装置。
【請求項４】
前記筐体に前記液量検出部を内蔵する
請求項１に記載の液量検出装置。
【請求項５】
前記筐体の表面に前記液量検出部により検出された液量を表示する表示部を有する
請求項１に記載の液量検出装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器内に残留する液体の液量（残量）を検出する液量検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
麻酔用笑気ガスや滅菌用ＥＯＧ（酸化エチレンガス）、消火活動用炭酸ガスなど、様々な場で液化ガスは使用されている。使用中の容器内の液化ガスの残量の確認は、秤で重さを測定する、フロート式の液面計を用いるなどの方法が一般的である。
【考案の開示】
【０００３】
しかしながら、重さを測定する方法では、容器を秤に乗せるなど煩雑な作業が必要となる。また、フロート式の液面計の表示目盛りを読む方法では、大雑把な残量確認しか行われていなかった。そのため、従来は、残量を測定することなく定期的な交換を行ったり、表示目盛りが容器が空になりそうになっていることを示した場合には、実際には容器内に液体が十分に残留しているときであっても、その容器を直ちに別の新しい容器に交換せざるを得なかった。その結果、交換された容器内には多くの液体が残ってしまい、容器内の液体の利用効率が悪くなっていた。
【０００４】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、液体の残量を簡便に、かつ精確に確認することのできる液量検出装置を提供することにある。
【０００５】
本発明の液量検出装置は、容器内の液体の液量を検出するものであって、容器の壁面に衝撃を与える衝撃付与部と、容器の壁面に接触し、衝撃により前記容器に発生した共鳴振動を検出する振動計測部と、振動計測部により検出された共鳴振動に基づき容器内の液量を検出する液量検出部と、を備えると共に、少なくとも衝撃付与部および振動計測部を同一筐体に一体的に有するものである。
【０００６】
本発明の液量検出装置では、衝撃付与部により容器の壁面に衝撃が与えられ、この衝撃により容器内に発生した共鳴振動を、容器の壁面を通じて振動計測部が計測する。液量検出部では、この振動計測部により計測された共鳴振動に基づいて容器内の液量を検出する。
【０００７】
本発明の液量検出装置では、衝撃付与部を、筐体から突出・後退が可能なハンマー部材と、ハンマー部材をパルス電圧（または電流）により駆動する電磁コイルとを含む構成とすることが好ましく、このような構成により容器の壁面に一定の衝撃を一定周期で付与することが可能になる。
【０００８】
また、筐体の前面に容器の壁面に、例えば磁気的に吸着可能な吸着部を備える構成とすることにより、容器の側面に着脱自在となり、利便性が向上する。
【０００９】
本発明の液量検出装置では、筐体に衝撃付与部および振動計測部に加えて液量検出部を内蔵させるようにしてもよく、更には、筐体の表面に液量検出部により検出された液量を表示する表示部を設ける態様としてもよい。
【００１０】
本発明の液量検出装置によれば、同一筐体に衝撃付与部および振動計測部を一体的に有し、衝撃付与部により容器の壁面に衝撃を付与すると共に、この衝撃により容器に発生した共鳴振動を振動計測部により計測するようにしたので、液体の残量を簡便に、かつ精確に確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態に係る液量検出装置の構成を表す分解斜視図である。
【図２】図１の液量検出装置の動作を説明するためのブロック構成図である。
【図３】液量と共振周波数との関係を表す特性図である。
【図４】液量検出装置の作用を説明するための流れ図である。
【図５】本発明の変形例を表す図である。
【図６】更に他の変形例を表す図である。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。【００１３】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る液量検出装置１の構成を表すものである。この液量検出装置１は、例えば容器２内の液化ガスＬの液面Ｓの位置（液化ガスＬの残量）を計測するためのものである。【００１４】
容器２は、液化酸素、液化窒素、液化アルゴンなどの液化ガスＬを収容する縦型の容器であり、例えば超低温においても脆性を起こさない十分な強度および靭性を有するオーステナイト系ステンレス鋼板からなる。容器２内には液化ガスＬが加圧状態下で貯留されている。【００１５】
液量検出装置１は筐体１１内に衝撃付与部１２および振動計測部１３を備えている。筐体１１は上面に開口を有する箱型形状の本体部１１Ａと、この本体部１１Ａの開口を閉鎖する蓋部材１１Ｂとにより構成されている。筐体１１の前面（容器２との対向面）には後述のハンマー部材１２Ａが突出・後退が可能な貫通孔１１ａおよび後述のセンサ１３Ａを取り付けるための開口１１ｂが設けられている。【００１６】
衝撃付与部１２は例えばハンマータイプの電磁コイルにより構成されている。すなわち、この衝撃付与部１２は、筐体１１の貫通孔１１Ａから突出・後退が可能なハンマー部材１２Ａを備え、このハンマー部材１２Ａの周囲に電磁コイル１２Ｂが巻回されている。電磁コイル１２Ｂに対して、電圧源１２Ｃから例えば一定周期でパルス電圧（または電流）が印加されることにより電磁コイル１２Ｂが駆動され、ハンマー部材１２Ａが筐体１１から瞬時に突出し、容器２の壁面に衝撃を与えたのち後退するものである。このような電磁コイル１２Ｂの駆動のタイミングは任意であり、必要に応じてその都度行うようにしてもよく、あるいは一定周期間隔で自動的に行われるようにしてもよい。ハンマー部材１２Ａの先端の形状および材質は任意であり、形状としては例えばＴ字状としてもよく、また材質は樹脂、金属あるいは木材などでもよい。【００１７】
振動計測部１３はセンサ１３Ａを有する。センサ１３Ａは、その先端の検出部１３Ａ１を容器２の壁面に接触させて衝撃により容器２内に発生した共鳴振動を直接検出するものである。このセンサ１３Ａは、振動センサ、振動を音として検出するマイクロフォンなどの音響センサ、振動を歪みとして検出する圧電素子の他、応力、圧力等のセンサを用いることができる。センサ１３Ａの出力信号は例えば信号ケーブル１３Ｂを通じて表示装置１５内の信号処理部１４へ送られるようになっている。信号処理部１４は記憶部１４Ａと演算部１４Ｂとにより構成されている。【００１８】
記憶部１４Ａには後述（表１）のようなガス種に応じた固有の係数ａ，ｂが格納されている。演算部１４Ｂでは、センサ１３Ａにより計測された共鳴振動を基に共鳴周波数を求め、後述の式（１）により記憶部１４Ａに格納された固有の係数を参照しつつ、容器２内の液化ガスの残量を算出するものである。演算部１４Ｂにおいて算出された液量（残量）は表示部１５Ａにおいてディジタル表示されるようになっている。勿論、表示部１５Ａでの表示はディジタル表示に限らず、アナログ表示でもよい。また、残量データを無線あるいは有線の通信手段を用いて、容器２の設置箇所以外の場所に送信するようにしてもよい。【００１９】
なお、信号処理部１４は衝撃付与部１２振動計測部１３と共に筐体１１に内蔵してもよく、更に表示部１５Ａも筐体１１の表面に設け、表示装置１５も液量検出装置１に一体化するようにしてもよい。【００２０】
筐体１１の前面には容器２の壁面に対する吸着手段として一対の磁石１６Ａ，１６Ｂが設けられており、磁性体により形成された容器２の壁面に直接固定されるようになっている。容器２の形成材料が磁性体以外である場合には、吸引形吸着アッタチメントやバンド等を用いて固定すればよい。【００２１】
本実施の形態の液量検出装置１では以下の原理により液量の検出を行う。すなわち、容器に衝撃を与え、その容器に発生した共鳴振動を振動センサで測定し、その値をＦＦＴ（高速フーリエ変換）分析装置で周波数分析を行い、その周波数のピーク値を液量変化の関数としてプロットすると、例えば図３に示したようになる。この結果を元に容器中の液化ガスの残量Ａを、次式の一次関数により求めることができる。
Ａ＝ａ・ｆnx＋ｂ・・・（１）
（ｆnx；共鳴周波数のピーク値、ａ，ｂ；各液化ガス固有の係数）【００２２】
【表１】
0003171135.tif 000003
【００２３】
実際の測定では、容器２の材質や形状、液量検出装置１の取付位置により周波数ｆnxが異なることが考えられるが、予め容器２が空と満杯時のときの２点の周波数ｆnxを測定し入力しておくことで残量を測定することができる。【００２４】
本実施の形態の液量検出装置１では以下の作用により容器２内の液化ガスの残量を検出することができる。【００２５】
すなわち、まず、磁石１６Ａ，１６Ｂにより容器２の壁面に筐体１１を固定すると共に、センサ１３Ａの先端１３Ａ１を容器２の壁面に接触させる。この状態で、衝撃付与部１２において、電圧源１２Ｃから電磁コイル１２Ｂに対して、例えば一定周期でパルス電圧（電流）が印加されることにより電磁コイル１２Ｂが駆動される。これにより図２に一点鎖線で示したように、ハンマー部材１２Ａが筐体１１から瞬時に突出し、容器２の壁面に衝撃を与える（図４，ステップＳ１０１）。この容器２１の壁面への衝撃によって、容器２内には液面Ｓ（残量）の高さに応じて共鳴振動が発生する。この共鳴振動が容器２の壁面を通じて振動計測部１３のセンサ１３Ａにより計測され（ステップＳ１０２）、このセンサ１３Ａの出力信号が信号ケーブル１３Ｂを通じて筐体１１の外部に設けられた信号処理部１４に送られる。信号処理部１４ではこの共鳴振動の周波数ｆnxを分析し（ステップＳ１０３）、記憶部１４Ｂに格納した容器２内のガスの種類ごとの係数を参照して、上式（１）により容器２内の液化ガスの残量を算出する（ステップＳ１０４）。次いで、表示部１５Ａにおいてこの算出された残量のディジタル表示等がなされる。また、必要に応じてこの残量データが送信される。【００２６】
このように本実施の形態の液量検出装置１では、振動計測部１３を内蔵した筐体１１に衝撃付与部１２を一体化し、容器２の壁面に自動的に衝撃を付与すると共に、これにより生じた共鳴振動に基づいて共鳴周波数を算出し、この共鳴周波数を基に液体の残量を導出するようにしたので、簡便に、かつ精確に液体の残量を測定することが可能となる。これにより容器２内の液化ガスの利用効率が向上する。【００２７】
以下、本発明の他の実施の形態について説明するが、上記実施の形態と同一構成部分については同一符号を付してその説明は省略する。【００２８】
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る液量検出装置１００の構成を表すものである。この液量検出装置１００は、装置全体をハンマー型とし、測定者が容器２の壁面に対して手動で衝撃を付与できるようにしたものである。すなわち、この液量検出装置１００の筐体は、先端に打撃面（兼検出面）１０１を有する本体部１００Ａと、測定者が持つための把持部１００Ｂとにより構成されている。本体部１００Ａ内には、振動計測部１３としてのマイクロフォン１０２が打撃面１０１に対向する位置に配設されると共に、このマイクロフォン１０２の出力信号の処理を行う制御基板１０３が設けられている。制御基板１０３が上記実施の形態の信号処理部１４に相当する。本体部１００Ａの手前側の表面にはガスの種類ごとの係数ａ，ｂを入力する等の各種の設定スイッチ１０４と共に、測定結果を表示するための表示部１５が設けられている。把持部１００Ｂにはマイクロフォン１０２および制御基板１０３を駆動するためのバッテリ１０５が内蔵されると共に手前表面には測定開始スイッチ１０６が設けられている。【００２９】
本実施の形態の液量検出装置１００では、測定者が容器２の側面に対して手動で打撃面１０１を打ちつけ、そのまま打撃面（兼検出面）１０１を壁面に接触させることにより、発生した共鳴振動を音波としてマイクロフォン１０２により受信し、電気信号として制御基板１０３へ出力する。制御基板１０３では上記実施の形態と同様の処理により液量（残量）を算出し、その結果を表示部１５において表示する。【００３０】
このように本実施の形態では、上記実施の形態に比して構成が簡単になり，携帯にも便利となる。【００３１】
図６に示した液量検出装置２００は、図５に示した液量検出装置１００の先端部分に図１に示した電磁コイルによる衝撃付与部１２を内蔵させたものである。このような構成によって、容器２の壁面に対して常に同じ強さで衝撃を付与することが可能となる。なお、液量検出装置２００の容器２との接触部分を容器２の壁面に沿うよう湾曲させるようにしてもよい。【００３２】
以上、各実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、本発明をガスボンベ型の容器２の残量測定に適用した場合について説明したが、本発明は容器の形状や容器内に存在する構造物の影響を受けることがなく、どのようなタイプの容器に対しても適用することが可能である。また、表示部１５での表示は残量ではなく使用量を表示するようにしてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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