(57)【要約】  水位測定装置、水位測定装置を操作する方法及び水位測定装置と少なくとも１つのスペーサからなるアセンブリ。  本発明は、超音波を用いて、その壁（９）を通してコンテナ（２）の液レベルを測定するための水位測定装置（１０）であって、超音波の測定ヘッド（１２）、コントロールユニット（２０）、及び超音波の測定ヘッド（１２）が、コンテナ（２）の壁（９）に対して、押圧されるように、水位測定装置（１０）が、コンテナ（２）に取り付けられることができる、固定装置（２４）を備える水位測定装置に関する。本発明は、そのような状況依存サンプリングレートが使われる、水位測定装置（１０）を操作する方法にも関連する。本発明は、最終的に、水位測定装置と、水位測定装置（１０）が設けられるための、コンテナ（２）の低い端部に取り付けられることができる少なくとも１つのスペーサ（５０）を備える、アセンブリに関連する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を用いて、その壁（９）を通って、コンテナ（２）の液レベルを測定する水位測定装置（１０）であって、
超音波の測定ヘッド（１２）と、
コントロールユニット（２０）と、
超音波の測定ヘッド（１２）がコンテナ（２）の壁（９）に対して、押圧されるように、水位測定装置（１０）が、コンテナ（２）に取り付けられることができる、固定装置（２４）を備え、
送信／受信ユニットを含む、無線通信インターフェース（３６）が、提供される水位測定装置（１０）。
【請求項２】
固定装置は少なくとも１つの磁石（２４）を含むことを特徴とする請求項１に記載の水位測定装置（１０）。
【請求項３】
固定装置（２４）は、接着剤を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水位測定装置（１０）。
【請求項４】
固定装置（２４）は、スプリングクリップを含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の水位測定装置（１０）。
【請求項５】
固定装置（２４）は、テンションストラップを含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の水位測定装置（１０）。
【請求項６】
送信／受信ユニット（３６）はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格によって、操作することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の水位測定装置（１０）。
【請求項７】
プラグの形態において、さらに通信インターフェースを提供されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の水位測定装置（１０）。
【請求項８】
コントロールユニット（２０）のための電力供給（２２）は、追加の通信インターフェースに組み込まれていることを特徴とする請求項７に記載の水位測定装置（１０）。
【請求項９】
エネルギ源（２２）が一体化されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の水位測定装置（１０）。
【請求項１０】
エネルギ源は、２つのバッテリ（２２）を含むことを特徴とする請求項９に記載の水位測定装置（１０）。
【請求項１１】
バッテリ（２２）は、交換可能であることを特徴とする請求項１０に記載の水位測定装置（１０）。
【請求項１２】
バッテリ（２２）は、超音波の測定ヘッド（１２）からの距離をおいて配置されることを特徴とする請求項１０または１１に記載の水位測定装置（１０）。
【請求項１３】
２つのバッテリ（２２）は、直径方向にお互いに反対の水位測定装置（１０）の外側の端部に配置されることを特徴とする請求項１２に記載の水位測定装置（１０）。
【請求項１４】
水位測定装置（１０）の部品が組み込まれる、筐体（１６）が、提供されることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の水位測定装置（１０）。
【請求項１５】
筐体（１６）は、一部に形成されていることを特徴とする請求項１４に記載の水位測定装置（１０）。
【請求項１６】
筐体（１６）は、エラストマプラスチック材料で作られ、それ自身において柔軟性があることを特徴とする請求項１５に記載の水位測定装置（１０）。
【請求項１７】
筐体（１６）は、部分（１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ）の間の接合部（１８）を備えるいくつかの部分で形成されることを特徴とする請求項１４に記載の水位測定装置（１０）。
【請求項１８】
接合部（１８）は、エラストマ接合部であることを特徴とする請求項１７に記載の水位測定装置（１０）。
【請求項１９】
スプリングクリップ（２８）は、部分（１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ）の間に提供されることを特徴とする請求項１７または請求項１８に記載の水位測定装置（１０）。
【請求項２０】
超音波の測定ヘッド（１２）は、筐体（１６）に、弾性的に配置されていることを特徴とする請求項１４乃至１９のいずれか１項に記載の水位測定装置（１０）。
【請求項２１】
バネ（２６）は、コンテナ（２）の壁（９）に対して、超音波の測定ヘッド（１２）を押しつけるために提供されることを特徴とする請求項２０に記載の水位測定装置（１０）。
【請求項２２】
バネ（２６）は、プラスチック材料で作られた筐体（１６）を備えて一体化して形成されることを特徴とする請求項２１に記載の水位測定装置（１０）。
【請求項２３】
磁石は、コンテナ（２）へ向かう側面における筐体の壁によって閉じられた、容器に配置されていることを特徴とする請求項１４乃至２２のいずれか１項を組み合わせた請求項２に記載の水位測定装置（１０）。
【請求項２４】
温度センサ（３０）が提供されていることを特徴とする請求項１乃至２３のいずれか１項に記載の水位測定装置の検知手段（１０）。
【請求項２５】
コンテナ（２）の壁（９）に面する超音波の測定ヘッド（１２）の側面に配置された、連結クッション（１４）が、提供されることを特徴とする請求項１乃至２４のいずれか１項に記載の水位測定装置（１０）。
【請求項２６】
筐体（１６）に、連結クッション（１４）の近くに配置される荷重伝達部が設けられることを特徴とする請求項２５に記載の水位測定装置（１０）。
【請求項２７】
温度センサ（３０）は、連結クッション（１４）に組み込まれることを特徴とする請求項２４、２５または２６のいずれか１項に記載の水位測定装置（１０）。
【請求項２８】
コントロールユニットは、メモリを備える予測モジュール（３２）を含むことを特徴とする請求項１乃至２７のいずれか１項に記載の水位測定装置（１０）。
【請求項２９】
コントロールユニット（２０）は、液高さの進行がコンテナ（２）に存在する液体の体積に応じて蓄積される、特性モジュール（３４）を含むことを特徴とする請求項１乃至２８のいずれか１項に記載の水位測定装置（１０）。
【請求項３０】
状況依存サンプリングレートが用いられることを特徴とする請求項１乃至２９のいずれか１項に記載の水位測定装置（１０）を操作する方法。
【請求項３１】
コントロールユニットが、水位測定装置（１０）が新しいコンテナ（２）に取り付けられたことを検知したとき、始めの水位を決定するために、結果が平均化される多数の測定を開始することを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
初めの水位の決定の後、コントロールユニット（２０）は、サンプリングレートを減らすことを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
コントロールユニット（２０）は、長期間を通して、一定の液レベルを検知したとき、サンプリングレートを減らすことを特徴とする請求項３０乃至３２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３４】
コントロールユニット（２０）は、外部の電化製品（３８）を備える水位測定装置（１０）の通信を検知しないとき、サンプリングレートを大いに減らすまたは測定を完全に止めることを特徴とする請求項３０乃至３３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３５】
コントロールユニット（２０）は、外部の受信機（３８）の新しい通信を検知するとき、多数の測定を開始することを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
コントロールユニット（２０）は、液レベルが低いことを検知したとき、発生された超音波の第１のエコーの評価から、超音波の第２、または第３のエコーの評価へ進めることを特徴とする請求項３０乃至３５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３７】
超音波の測定ヘッド（１２）の伝達力は、液レベルが低い場合に減らされることを特徴とする請求項３０乃至３６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３８】
コントロールユニット（２０）は、液レベルが決められた値の下へ落ちたことを検知したときに、使用者が特定の指示を受けることを確実にすることを特徴とする請求項３０乃至３６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３９】
コントロールユニットは、液レベルが決められた値の下へ落ちたことを検知したときに、新しいコンテナが得られることを特徴とする請求項３０乃至３８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４０】
請求項１乃至２９のいずれか１項に記載の水位測定装置と、水位測定装置（１０）が設けられるコンテナ（２）の低い端部に取り付けられることができる、少なくとも１つのスペーサ（５０）を備えるアセンブリ。
【請求項４１】
スペーサは、閉じられた底部を備える、基部（５０）であることを特徴とする請求項４０に記載のアセンブリ。
【請求項４２】
基部（５０）に、２つのタイプのコンテナのための、少なくとも２つの位置構造が設けられることを特徴とする請求項４１に記載のアセンブリ。
【請求項４３】
スペーサは、コンテナ（２）の低い端部に留められることができる３以上のスペーサ要素（５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ）からなることを特徴とする請求項４０に記載のアセンブリ。
【請求項４４】
それぞれのスペーサ要素（５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ）に、第１のタイプのスロット（５２）及び少なくとも１つのさらなるタイプの第２のスロット（５２）が設けられることを特徴とする請求項４３に記載のアセンブリ。
【請求項４５】
スペーサ要素（５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ）は弾性のプラスチック材料で作られることを特徴とする請求項４４に記載のアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を用いて、その壁を通してコンテナの液レベルを測定するための水位測定装置に関連する。
【背景技術】
【０００２】
超音波を用いる水位測定によって、コンテナの液レベルは、コンテナの内部の中に導入されるべき水位メータまたは測定目的のために開けられるべきコンテナなしに決定されることができる。これは、例えば液化したガスボトルといった高圧下である、または他の理由で開けることができないコンテナに特に有利である。
【０００３】
超音波を用いて、液レベルを測定するための可動性の水位測定装置は、独国特許公開公報ＤＥ２０２０１１１１０６８７で知られている。それは、測定プロセスを実行するために、必要な場合、使用者によってコンテナの壁に対して押しつけられる手で持って操作できる測定器具として設計される。水位測定装置はそれから、液体が、測定装置が取り付けられた高さにおけるコンテナの内部に存在するか否かを示す。
【０００４】
独国特許公開公報ＤＥ１９８２０４８２Ｃ１において、ガスボトルが設置されることができる基部に組み込まれた、固定された水位測定装置が、知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国特許公開公報ＤＥ２０２０１１１１０６８７
【特許文献２】独国特許公開公報ＤＥ１９８２０４８２Ｃ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
発明の目的は、長期間を通して、固定した応用に適切な、及び複数の異なるコンテナとコンテナのタイプとともに使用されることができる、水位測定装置を作り出すことである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本目的の解決のために、超音波を用いて、その壁を通してコンテナの液レベルを測定するための発明による水位測定装置を提供され、水位測定装置は、超音波の測定ヘッドと、コントロールユニットと、超音波の測定ヘッドがコンテナの壁に対して、押圧されるように、水位測定装置が、コンテナに取り付けられることができる、固定装置を備え、送信／受信ユニットを含む、無線通信インターフェースが、提供される。
【０００８】
本発明は、永久に容器に保持されるように、水位測定装置の中に固定装置を一体化する基本的な考えに基づく。このように、水位測定装置は、液レベルの長い期間の測定のために使われることができる。さらに、コンテナの特別な形状から独立しているコンテナの壁に柔軟に取り付けられることができるように、複数の異なるコンテナのために使われることができる。無線通信インターフェースによって、水位測定値は、それらが使用者に示されるように、外へ伝達されることができる。水位測定装置のケーブルの敷設のための費用はそれゆえに除外されることができる。
【０００９】
本発明の好ましい実施形態によると、固定装置は、磁石を含んで提供される。この実施形態は、強磁性の材料で作られる、すべてのコンテナ、すなわち、特にすべてのスチールボトルに、最小の取り組みで水位測定装置を取り付けるために提供する。保持磁石は、再び引きはがされるまで、所望の位置に水位測定装置を保持する。
【００１０】
本発明の代わりの実施形態によると、固定装置は、接着剤を含む。この実施形態において、水位測定装置は、それから永久に残る位置において、しっくいのように、コンテナの壁に所望の位置へ接着されることができる。次のコンテナに水位測定装置を取り付けるために、コンテナから取り除かれた後、「古い」接着層は、さらに接着剤次第では使われることができ、または新しい接着層が、適用される。
【００１１】
本発明のさらに別の実施形態において、固定装置は、スプリングクリップを含んで提供される。スプリングクリップは、特に、例えば立っている輪や、手における、コンテナの突き出る部分において、水位測定装置を取り付けるために役立つ。
【００１２】
固定装置は、テンションストラップも含むことができる。同じものが、コンテナの外周の周りに伸び、その壁に対して、水位測定装置及び特に超音波の測定ヘッドを押しつける。
【００１３】
好ましくは、送信／受信ユニットは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格によって、操作する。これは、多くの応用（例えば、美食学のビジネスまたは屋根職人のためのテラスヒータのため、焼き網のため、キャンプする区域において、）のために完全に十分である距離を超えて、少ないエネルギ消費で、水位測定値を伝達するために提供する。
【００１４】
１つの実施形態によると、プラグの形態において、追加の通信インターフェースが提供されたものが提供される。このように、ケーブルで固定したデータ送信は、例えばバス網（ＬＩＮバスまたはＣＡＮバス）によってもたらされることができる。
【００１５】
本発明の一態様によると、コントロールユニットのための電力供給は、通信インターフェースに組み込まれて提供される。それによる水位測定装置の分離したエネルギ供給は、除外されることができる。
【００１６】
好ましい実施形態によると、エネルギ源は、水位測定装置に組み込まれる。このように、水位測定装置は、完全に自ら含まれている。
【００１７】
エネルギ源は、２つのバッテリを含むことができる。これらのバッテリによって、エネルギ供給は、低いコストで、例えば一年間にわたるといった、十分に長い期間を通して確保されることができる。
【００１８】
バッテリは好ましくは、水位測定装置が、それ自体が、長い期間を通して使われることができるように、交換可能である。
【００１９】
本発明の好ましい実施形態によると、バッテリは、超音波の測定ヘッドから距離をおいて配置されて提供される。取り付け空間に関して、水位測定装置がガスボトルの底で使われる応用において有利である。この場合において、超音波の測定ヘッドは、通常、底の一番深いポイント、すなわち、地面への一番小さい距離のポイントに置かれる。これの側面に沿って、地面とガスボトルの底の間の距離は、バッテリが、そこにさらに容易に適合できるように、大きい。
【００２０】
好ましくは、２つのバッテリは、空間のほとんどがそこで利用可能なように、水位測定装置の外側の端部において、直径方向にお互いに反対に配置されている。
【００２１】
本発明の一態様によると、水位測定装置の部品が一体化された、筐体が、提供される。水位測定装置はそれによって、操作することが容易であり、また、部品は、機械的に保護される。
【００２２】
一態様によると、筐体は一部に形成されて提供される。これにより、コンテナへの水位測定装置の取り付けが促進される。
【００２３】
一態様によると、筐体は、エラストマプラスチック材料で作られ、また、それ自身において柔軟性があって提供される。水位測定装置は、それにより、超音波の測定ヘッドが通るべき壁の湾曲に関して、異なるコンテナに柔軟に取り付けられることができる。さらに、材料は、例えば、コンテナが平坦でない地面に置かれたり、水位測定装置が地面に接触するときといった、外部の機械的な荷重に対して特に効果的な保護を提供する。
【００２４】
代わりの態様によると、筐体は、部分の間の接合部を備えるいくつかの部分において設計されて提供される。水位測定装置は、それによって、超音波の測定ヘッドが通るべき壁の湾曲に関して、異なるコンテナに柔軟に取り付けられることができる。
【００２５】
１つの実施形態によると、スプリングクリップは、筐体の部分の間に提供される。それによって、コンテナの壁に対して超音波の測定ヘッドの所望の押圧力を、わずかな努力で発生することができる。
【００２６】
超音波の測定ヘッドも、水位測定装置がコンテナの壁に取り付けられるときに、所望の押圧力によって、コンテナの壁に対して残るように、筐体に弾性的に配置されることができる。
【００２７】
１つの実施形態によると、コンテナの壁に対して超音波の測定ヘッドを押しつけるバネが提供される。そのようなバネによって、所望の押圧力を、長い期間を通して発生することができる。
【００２８】
本発明の１つの態様によると、バネは、筐体と一体的にプラスチックで作られて提供される。それによって分離したバネの部品のための費用が避けられる。
【００２９】
固定装置が１以上の磁石を含むとき、磁石のための好ましい容器が提供され、容器は、コンテナに向かうその側面における、筐体の壁によって閉じられる。他の言葉で表現すると、磁石は、筐体の壁によって、コンテナの壁から分離される。これにより、２つの有利な点がある。一方では、腐食保護が、筐体がコンテナに面する側面において磁石を密閉するように、磁石のために得られる。他方では、筐体がコンテナに取り付けられたときに作動する磁力が、磁石も長い耐用年数を通して、容器に確実に残ることが保証されるように、必要とされる追加の手段が全くなくても、筐体によって吸収される。
【００３０】
本発明の１つの実施形態によると、温度センサが提供される。温度センサによって、測定の正確性を、温度に依存する他のものに囲まれた液体の中の音速のように、上げることができる。さらに、同様にコンテナの液体水位は、液体の熱膨張による温度依存である。液化したガスが液体としてみなされたとき、ここで留意すべきは、温度依存補償が、液化したガスの正しい量を決定するために必要であるように、２つの効果が、別の変化していないガスの量を備える音の信号のランタイムに、反対の方向に及び非線形に、作動することである。水位測定装置のおける、それゆえ例えばその下側におけるコンテナの外側で測定された温度は、略、コンテナの内部の液体の温度に対応するように、少なくとも、一方からの太陽の放射または温度における強い変化のような極端な場合を除外して、コンテナの近くの温度が、測定されるとき十分である。
【００３１】
好ましくは、筐体に、連結クッションの近くに配置される荷重伝達部が設けられる。荷重伝達部はコンテナの底部に対して残るか、または底部から小さい距離で置かれる。水位測定装置がコンテナに対して極めて強く押圧されるとき、例えば、突き出た物体は、筐体の下に配置されるので、荷重は、連結クッションと測定ヘッドが強い力に対して保護されるように、荷重伝達部を通してコンテナに直接伝達される。同時に、筐体は、強い荷重に対して保護される。
【００３２】
温度センサは、コンテナの壁に面して超音波の測定ヘッドの側面に配置される連結クッションに組み込まれることができる。それによって、温度センサは、同時に環境の影響に対して十分に保護される一方、コンテナの壁の近くに置かれる。
【００３３】
連結クッションは、エラストマからなり、同時に、超音波の測定ヘッドが直接の接触から保護される一方で、超音波の測定ヘッド（特にピエゾセラミックのような、そこで使われる超音波発生器）とコンテナの壁の間のよい音の伝達を確保する。連結クッションが十分に圧縮性に設計されたとき、さらに、コンテナの壁といくらかの許容範囲の異なる出っ張りを補償し、それによって、それぞれよい音の伝達を補償することができる。エラストマは、コンテナの壁に対する押圧力も長い一定圧力を備えて維持されるように、通常の押圧力において、エラストマの降伏点に、達しないように設計される。
【００３４】
好ましくは、連結クッションの弾性は、水位測定装置が、固定装置の動作によってコンテナの壁に対して押圧されるとき、クッションが、コンテナの壁に対して超音波の測定ヘッドの必要な押圧力を単に（すなわち、筐体に必要であるバネなしに）発生する。この押圧力は、コンテナの壁へ十分に順応するような範囲へ連結したクッションを変形し、また、超音波は、ピエゾセラミックによって、コンテナの壁へ十分に連結され、およびその逆も言える。
【００３５】
本発明の１つの実施形態によると、コントロールユニットは、メモリを備える予測モジュールを含むものが提供される。これにより、コンテナへの供給が続くであろうときまで、過去の消費に基づいて見積もられた値を使用者に供給することが提供される。
【００３６】
コントロールユニットは、コンテナに存在する液体の体積に依存する、液高さの進行を記憶する特性モジュールを含むこともできる。特性モジュールによって、水位測定の正確性を、特に、コンテナの断面が液高さの上に変化するときに、上げることができる。これの１つの実施例は、その低い領域におけるガスボトルの膨らんだ形状である。
【００３７】
水位測定装置の操作において、状況依存サンプリングレートが使われるとき有利である。一般的な言葉で表現すると、高いサンプリングレート、すなわち、個々の測定操作の比較的速いシーケンスは、コントロールユニットが、これが有利であるという、外部の影響によって認識するとき、使われる。逆に、サンプリングレートは、高いサンプリングレートが意味がないとコントロールユニットに認識できるとき、減らされる。これらの測定によって、バッテリの一式で達成される操作時間を延ばすことができる。
【００３８】
コントロールユニットが、水位測定装置が新しいコンテナに取り付けられたことを検知したとき、結果が平均化される、多数の測定が、始めの水位を決定するために、好ましくは開始される。結果として、信頼できる水位測定値を、比較的短い時間の後、使用者に利用可能にする。
【００３９】
始めの水位が決定された後、コントロールユニットは、好ましくは、サンプリングレートを減らす。これは、最大消費によって、ガスボトルの見本のための液レベルが、毎分の見本のための測定が十分でないくらいあまり変化がないような、減らされていて、決定された液レベルの正確性がなくても、容易に可能である。
【００４０】
サンプリングレートは、コントロールユニットが、長期間を通して一定の液レベルを決定するとき、減らされることができる。これは、１時間に１回の見本の測定が十分であるような、現在、液体がコンテナから取り除かれないように、コントロールユニットによって解釈することができる。再び液レベルが減少することが検知されるとすぐに、コントロールユニットは、サンプリングレートを増やすこともできる。
【００４１】
本発明の１つの態様によると、コントロールユニットは、外部の受信機を備える水位測定装置の通信を検知しないとき、大いに、サンプリングレートを減らし、または完全に測定を止めることが提供される。単純な言葉で表現すると、この態様は、誰も水位測定装置の値を求めないときには、測定をしないという原理に基づく。この手順の実施例は、休暇期間の外で固定された移動住宅である。結果として、通常、水位測定装置と通信する、受信機も停止される。コントロールユニットが、通信が可能でないと検知するとき、サンプリングレートは、とても低い値またはゼロにさえ減らされることができる。コントロールユニットが、通信が再び築き上げられると検知するとき、高いサンプリングレートが再び使われることができる。新しいコンテナが検知されたときに使われるように、この場合において、大いに増加したサンプリングレートを始めに使うことも可能である。
【００４２】
本発明の１つの態様によると、コントロールユニットは、液レベルが低いことを検知するとき、発生された超音波の第１のエコーの評価から、超音波の第２、または第３のエコーの評価へ進める。それによって、信頼性のある測定が低い液レベルにおいて可能である。コンテナにおいて、低い液レベルにおいて、超音波信号の放出と、エコーの受け取りの間の時間の間隔は短く、短くなる。これは、音信号の放出の後、セラミックがさらに少しの間振動し、またそれゆえ即座に受け取ることを準備しないという事実によって悪化する。それゆえ、第１のエコー、すなわち、液体とガスの界面における超音波の第１の反射、を測定することが難しい。通常、しかしながら、波面は幾度か、すなわち、コンテナの底部で、再び液体−ガス界面で、反射された後、それから再び界面で、それから再び底部でなど、反射される。これらのエコーは、原理において、それらは、評価に適切であるが、弱く、弱く得られる。
【００４３】
１つの実施形態によると、超音波の測定ヘッドの伝達力は、低い液の高さがあるとき、減らされることが提供される。これは、低い伝達力によってさえ、エコーは超音波の測定ヘッドに確実に到達するように、低い液体の水位において、超音波の走る距離が短いことを見つけたことに基づく。低い伝達力は、音波の放出後の振動時間が短く得られ、セラミックは、それゆえ、さらに速く受け取るために再び準備するという点で有利である。それゆえ、低い液体の水位を測定することが可能である。
【００４４】
本発明の１つの態様によると、コントロールユニットは、液レベルが決められた値の下へ落ちることを検知するときに、使用者が特定の指示を受けることを確実にすることが提供される。これは、表示装置（例えばスマートフォンにおいて）に警告メッセージを出すことができる。それによって、使用者が、例えば、空の液体コンテナの交換のためといった、やがて適切な測定をすることが確保される。
【００４５】
本発明の１つの態様によると、コントロールユニットは、液レベルが決められた値の下へ落ちることを検知するときに、新しいコンテナが、得られることを確実にして提供される。好ましい実施形態において、これは、スマートフォンにおけるソフトウェアアプリケーションが、追加命令を、対応するサービスプロバイダと始めることを確実にする点において達成される。これは、例えば、インターネット接続またはＳＭＳ通信を通して、もたらされることができる。この態様は、過程連鎖が、使用者自身が能動的にならなければならないことなく、測定される液体の途切れない供給を提供するため、非常に簡単にできる。
【００４６】
発明の分離した態様は、上記した水位測定装置と、水位測定装置が設けられたコンテナの低い端部に取り付けられることができる少なくとも１つのスペーサとを備えるアセンブリに関連する。スペーサによって、コンテナの底部と地面との間の距離を、コンテナが平坦でない地面に（例えば、砂利）に置かれるとき、水位測定装置がそこにも確実に取り付けられることができるように、広げることができる。スペーサは、水位測定装置によって提供されるコンテナが、もしかしたら、水位測定装置に損傷を与えることをもたらすかもしれない、水位測定装置を通る地面において支持するリスクを減らす。
【００４７】
スペーサは、閉じられた底部を備える基部であることができる。そのような基部は、コンテナが、ゆるい地面に置かれるべきときに特に好ましい。
【００４８】
基部は、好ましくは、２つのタイプのコンテナのための２つの位置構造を含む。位置構造は、例えば、基部が、確実にコンテナのフットリングに取り付けられることができる、リングまたはクランプであることができる。異なる位置構造によって、異なるコンテナに、１つの及び同じ基部を用いることが可能である。
【００４９】
スペーサが、コンテナの低い端部に留められることができる３以上のスペーサ要素からなることを提供することもできる。同じものは、その結果、これが個々の場合において有利であるときに、使用者によって柔軟に取り付けられることができる。
【００５０】
好ましくは、それぞれのスペーサ要素は、第１のタイプのスロットと、さらなるタイプの少なくとも１つの第２のスロットを含む。これは、異なるコンテナを備える同じスペーサ要素を使うために提供する。
【００５１】
好ましくは、スペーサ要素は、スロットが柔軟にコンテナの端部に適応する点において、変形によって、さらなるコンテナのタイプをスロットが使われるように弾性プラスチック材料から構成される。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】コンテナに取り付けられた本発明による水位測定装置の概略部分図を示す。
【図２】図１の水位測定装置の概略部分図を示す。
【図３】第２の実施形態による水位測定装置の概略部分図を示す。
【図４】上面図における図３の水位測定装置を示す。
【図５】第３の実施形態による水位測定装置の概略部分図を示す。
【図６】概略的に、本発明による水位測定装置の電子部品を示す。
【図７】略図において、時間を通して、水位測定装置によって使われるサンプリングレートを示す。
【図８】コンテナに取り付けられた３つのスペーサ要素の概略斜視切り取り図を示す。
【図９】図８に示されるスペーサ要素の１つの拡大された概略斜視図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
本発明は、添付された図面に描かれたさまざまな実施形態を参照して、下記に記載されるであろう。
【００５４】
図１は、液体３が内部の空間に配置されたコンテナ８を示す。液体３は、液レベルＦまでコンテナ２の内部の空間を満たす。液体水位の上にガス状の媒体４が存在する。同じものが、蒸発された液体３または蒸発された液体３のいくらかの量を吸収した空気であることができる。
【００５５】
描かれた典型的な実施形態において、コンテナ２は、ガスの吸排気口５、底部６及びフットリング７が設けられた液化ガスボトルである。フットリング７によって、液化ガスボトルは、例えば移動住宅のガスボトルの箱の底部といった、地面８に立っている。液化ガスボトルの壁９は、強磁性の鋼の合金からなる。
【００５６】
液化ガスボトルの底部６には、液化ガスボトルの中の液レベルＦ、つまり、液化ガスボトルに存在する液化ガスの量を定めるように、水位測定装置１０が取り付けられる。
【００５７】
たとえ、次のように、水位測定装置１０が、液化ガスボトルと接続して記載されるとしても、コンテナ２の他のタイプによって使われることは、原理的に、適切であり、提供される。どちらのコンテナの底部６に水位測定装置１０を取り付けることでも、完全には必要としない。例えば、水位測定装置１０は、コンテナの側壁または上側において配置されることもあるかもしれない。
【００５８】
水位測定装置１０は、超音波によって、コンテナ２の中の液レベルＦを決定するために操作する。一般的な言葉で表現すると、（底部６の中に具体的に描かれた典型的な実施形態において）コンテナの壁９の中に連結された発生された超音波がある。それらから、超音波は、信号Ｓとして、液体を走り抜け、それらがエコーＥとして戻るように、液体媒体とガス媒体の界面において反射される。このエコーは、水位測定装置１０によって、検知されることができる。音波のランタイムから、液レベルは推測され、及びこの液レベルは、コンテナ２の形状が知られている場合、液量（リッタ又はキログラム）に変換されることができる。
【００５９】
水位測定装置１０は、特にピエゾセラミックである、超音波の測定ヘッド１２を含む。コンテナ２に面する側面において、超音波の測定ヘッド１２に、例えばシリコーンといった、エラストマからなる連結クッション１４が設けられる。連結クッション１４は、コンテナ２の壁の中にピエゾセラミックの振動を連結するために役立ち、逆にピエゾセラミックに戻るエコーＥに起因する、コンテナ２の壁の振動を伝達する。
【００６０】
超音波の測定ヘッド１２は、ここで、２つの部分に設計された、筐体１６に配置される。お互いに接続された筐体部分１６Ａと筐体部分１６Ｂからなる。描かれた典型的な実施形態において、概略的に示されたヒンジ１８が存在する。
【００６１】
水位測定装置１０に、さらに、液レベルの測定が実行されることができる、コントロールユニット２０が設けられる。コントロールユニットの詳細は、図５を参照して以下に説明されるであろう。
【００６２】
コントロールユニット２０の操作に必要な電気エネルギを提供する交換可能なバッテリ２２の形態で、エネルギ供給が提供される。バッテリは、サイズＡＡの商業的に入手可能なバッテリであることができる。
【００６３】
バッテリ２２は、筐体部分１６Ａ、１６Ｂにおける外側へ可能な限り遠くへ、すなわち、ヒンジ１８から大きく距離を備えて、配置される。
【００６４】
コンテナ２において、水位測定装置１０を固定することができるために、ここで２つの磁石からなる、固定装置２４が提供される。それぞれの筐体部分１６Ａ、１６Ｂにおいて、磁石２４は、すなわち、ヒンジ１８から離れて面する側面に配置される。
【００６５】
超音波の測定ヘッド１２は、すなわち、磁石が、筐体１６の外、に配置される側面に向かって押しつけられるように、弾性的に弾力的な方法で筐体１６に配置される。
【００６６】
弾力的に超音波の測定ヘッドを取り付けるために、２つのバネ２６がここで提供される。
【００６７】
バネ２６は、筐体部分１６Ａ、１６Ｂに取り付けられた分離したバネであることができる。好ましくは、しかしながら、バネ２６は、すなわち、筐体部分１６Ａ、１６Ｂの射出成形の素子として、筐体部分１６Ａ、１６Ｂと一体に作られる。
【００６８】
筐体１６に２つの筐体部分１６Ａ、１６Ｂの間に機能している、スプリングクリップ２８が設けられる。スプリングクリップ２８は、図２で示される矢印Ｐの方向に、お互いに関連する２つの筐体部分を、すなわち、連結クッション１４が配置された側面によって画定された、上側から離れる磁石２４を押しつける。
【００６９】
コンテナ２においてレベル測定装置１０を取り付けるために、超音波の測定ヘッド１２が底の一番深い部分へ置かれるように、底部６へ取り付けられる。それから、２つの筐体部分１６Ａ、１６Ｂは、磁石２４が磁力的に、底部６へ接着するように、スプリングクリップ２８の動作に対して、地面６に対して押しつけられる。スプリングクリップ２８の動作によって、筐体１６は、その連結クッション１４と一体の超音波の測定ヘッド１２がコンテナ２の底部６に対して押しつけられる、ヒンジ１８の領域に、コンテナの曲がった底部６に対して押される。バネ２６は、（超音波の伝達に関して必要とされる）所望の押圧力及び許容の補償も提供する。
【００７０】
図３及び４において、水位測定装置１０の第２の実施形態が示される。第１の実施形態から知られた部品に、同じ符号が使われ、ここまでにおいて、上の説明を引用する。
【００７１】
第１と第２の実施形態の間の違いは、第２の実施形態において、２つの筐体部分１６Ａ、１６Ｂが、お互いに取り付けられず、中央の筐体部分１６Ｃの反対側に取り付けられる点である。筐体部分１６Ｃにおいて、超音波の測定ヘッド１２が取り付けられる。この目的のために、バネは、第１の実施形態のように使われることができる。
【００７２】
第１の筐体部分１６Ａと第３の筐体部分１６Ｃの間、または第３の筐体部分１６Ｃと第２の筐体部分１６Ｂの間のヒンジ１８は、第１の実施形態以外で、固定されたヒンジが使われず、筐体部分の間の所望の可動性のために提供するエラストマ接合が使われる。
【００７３】
筐体部分１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃの中に、スプリングクリップ２８も、始める位置の中に筐体１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃを押しつける、第２の実施形態に一体化される。始める位置において、３つの筐体部分の下側は、１つの平面に伸びることができる（図３参照）。
【００７４】
第１と第２の実施形態の間の別の違いは第２の実施形態において、エネルギ供給（バッテリ２２もここで使われる）が２つの筐体部分に分かれるのではなく、２つのバッテリ２２が１つの筐体部分（ここで第２の筐体部分１６Ｂ）において、他の側に１つが配置される。第１の実施形態においてと同じように、バッテリ２２は、しかしながら、外側に遠くへ配置される。
【００７５】
第２の実施形態による、水位測定装置１０は、第１の実施形態のために説明されているのと同じように、コンテナに取り付けられる。２つの筐体部分１６Ａ、１６Ｂは、磁石２４がコンテナの壁９に接着するように、コンテナ２の壁に向かって動かされるとき、超音波の測定ヘッド１２とコンテナの壁の間の所望の初荷重は、自動的に発生される。
【００７６】
図５は、第３の実施形態による水位測定装置を示す。前述の実施形態から知られた部品のために、同じ符号が使われ、ここまでにおいて、上の説明を引用する。
【００７７】
第３の実施形態において、上の部分１６Ａと下の部分１６Ｂからなる、固定された筐体１６が、使われる。２つの部分１６Ａ、１６Ｂは、使用者が、少ない努力でそれらに適合されるバッテリ２２を交換することができるように、お互いに留められることができる。
【００７８】
代わりに、使用者が、お互いから２つの部分１６Ａ、１６Ｂを分離せずに、バッテリを交換することができるように、下側にそれぞれ１つのバッテリ部分のための２つの小さなふたを提供することもできる。
【００７９】
第３の実施形態と第１の２つの実施形態の違いは、第３の実施形態において、超音波の測定ヘッド１２は、筐体に固く取り付けられている点である。
【００８０】
コンテナ２の壁と超音波の測定ヘッド１２の間の必要な初荷重はここでもっぱら連結クッション１４の大きさとその材料によって達成される。
【００８１】
連結クッション１４はわずかにコンテナ２に面する筐体１６の側面から突き出る。突き出た部分ｓは、１から２ｍｍの規模の大きさで存在することができる。
【００８２】
水位測定装置１０は、コンテナへ取り付けられるとき（図５の破線で示されたコンテナの底の壁６を参照）、その壁は、所望の初荷重が得られるように、固定装置２４の引きつける力の効果の下で、連結クッション１４を押し込む。連結クッション１４は、環状の間隔５０が筐体１６と連結クッションの間に提供されるように、横方向に後退することができる。
【００８３】
連結クッションの突き出た部分ｓは、連結クッション１４が（屈曲の一番小さい半径を備えるコンテナの壁において）最大に押しつけられることができる距離がどのくらいかを画定する。
【００８４】
第３の実施形態と第１の２つの実施形態との間の別の違いは、第３の実施形態において、荷重伝達部５２が、筐体に提供される点である。同様に、筐体１６のコンテナ２から離れた側に作用する荷重を、筐体１６のコンテナ２に面する側に直接伝達し、そこからコンテナ２の壁へ伝達することができる。
【００８５】
荷重伝達部はここで、筐体１６の上側から下側へ続いて伸びる材料部分として設計される。間隔５０が存在するように、輪の形状であり、超音波の測定ヘッド１２と連結クッション１４を取り囲む。代わりに、例えばポストのように設計された、いくつかの荷重伝達部分も使われてもよい。
【００８６】
過剰に高い荷重が、水位測定装置１０に作動するとき、（例えば、水位測定装置１０が設けられたコンテナ２が砂利の土壌に置かれたとき及び石が筐体１６に押しつけられたとき）、これらの荷重は、筐体を通して伝達され、コンテナ２の壁の中に導入される。筐体は、荷重伝達部が直接、筐体１６の底部から（ここで、下部１６Ｂから）上側へ（ここで上部１６Ａへ）伸びるように、プロセスにおいて損傷を受けることができない。
【００８７】
同時に、連結クッションは、いくつかの荷重において、筐体１６がコンテナを支持するように及び連結クッション１４がさらに押しつけられることができないように、過剰に高い荷重に対して保護される。
【００８８】
固定装置のように、輪状の容器６０に配置された、輪状の磁石２４が使われることができる。容器６０の底部は、（図５に示されるように筐体の配置において：容器の上側）筐体の壁によって形成される。容器の放射状の内側は、ここで荷重受容部５２によって形成される。
【００８９】
水位測定装置１０がコンテナに取り付けられたとき、磁石は、水位測定装置１０がコンテナの壁において固定されるように、コンテナに対して筐体１６を引き寄せる。同時に、保持力は、容器６０を画定する壁に対して磁石を引き寄せる。それゆえ、容器６０の外へ落ちないように、磁石２４を単に固定するだけで十分である。
【００９０】
容器の放射状の外側（材料部５３）は、ここで、筐体１６の下部１６Ｂへ伸び、それゆえ、荷重伝達部５２の一部のように動作する。
【００９１】
輪状の磁石２４に代わるもののように、複数の個々の磁石も使われることができる。同じものが、それから、超音波の測定ヘッド１２のまわりに配置される。例えば、分離した容器において、距離１２０°で、超音波の測定ヘッド１２のまわりに同心円状に配置された、３つの磁石が使われることができる。
【００９２】
コンテナの側面において筐体１６の壁によって、閉じられる、荷重伝達部５２と磁石のための容器の特徴も、第１または第２の実施形態の個々または組み合わせが使われることができる。
【００９３】
筐体のすべての実施形態において、コントロールユニット２０（図６参照）は、超音波のエコーが超音波の測定ヘッド１２に作用するとき、超音波を発生し、及び検知するために、超音波の測定ヘッド１２を適切に作動させることができる。
【００９４】
水位測定の精度を上げるために、好ましくは、ランタイム信号の評価において、コンテナ２の液体３の（近似の）温度を考慮に入れるためにコントロールユニット２０を提供する温度センサ３０が提供される。温度センサ３０は、例えば、少なくともいくつかの部分のために同じものによって測定された温度が、連結クッション１４が測定の間押しつけられる壁９の温度に依存するように、連結クッション１４の中に成形されることができる。代わりに、筐体１６の中に、温度センサ３０を配置することができる。
【００９５】
コントロールユニット２０に、さらに、現在存在する液レベルに依存して、及び消費値に依存して、コントロールユニット２０は、どのくらいボトル２の中の液体３の供給が（消費値が大きく変化しないと仮定して）続くかを過去から外挿することができる、予測モジュールが設けられる。
【００９６】
さらに、コンテナ２に存在する液体３の量（または体積）が、液レベルＦに依存して蓄積される、特性モジュール３４が、提供される。特性モジュール３４において、どのような液体３がコンテナ２に存在するか蓄積されることもできる。これは、異なる液体が、水位測定を考慮されるに違いない異なる音速を有するように、水位測定装置１０が全く異なるコンテナにおいて、水位測定のために普遍的に使われるべきであるとき、関連する。
【００９７】
コントロールユニット２０へ、水位測定の結果が使用者に提供される、通信インターフェース３６が、結合される。
【００９８】
描かれた典型的な実施形態において、通信インターフェース３６は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ規格に従って操作する、無線通信インターフェースである。このインターフェースを通して測定結果は、受信機３８に送られることができる（図１参照）。
【００９９】
例えば、受信機３８は、使用者のスマートフォンであることができる。前記スマートフォンは、水位測定装置１０と連結することができ、また、測定プロセスを引き起こすか、コントロールユニット２０の測定値メモリ４０に蓄積される水位測定値を読み出すことができる。
【０１００】
受信機３８は、例えば移動住宅において、上位の電化製品コントローラであることもできる。冷蔵庫のような同じ種類の電化製品によって、空調システムまたは水供給システムは、作動されることができ、中心的に監視されることができる。この電化製品コントローラへ、水位測定装置１０のコントロールユニット２０は、中央のコントロールパネルにおいて、使用者に指し示すことができるように、水位測定値を提供することができる。
【０１０１】
測定値メモリ４０も、受信機３８との通信を合間に失ったときに、データを失わないことを確保し、例えば予測データが再びどんな時にも入手可能である。さらに、測定値は、簡単に、それらのいくつかが、通信インターフェース３６に最近接続していた場合のみでさえ、いくつかの受信機３８へ提供されることができる。
【０１０２】
水位測定装置１０は、新たにコンテナ２に取り付けられるとき、高いサンプリングレートが始めに使われることができる（図７の領域Ｉ参照）。例えば、液レベルの測定が、１秒の間隔で実行されることができる。それらによって決定された測定値は、相対的に短い時間の後（例えば、１分以上空かず）、現在の液レベルは完全に確実に決定されるように、平均化される。その後に、サンプリングレートは減らされる（時間制御された方法においてかあるいは、コントロールユニットが、決定された液レベルが十分に安定的に平均値付近で変動するとき）（図７における領域２参照）。
【０１０３】
例えば、サンプリングレートは、毎分１測定に減らされる。このサンプリングレートは、コンテナ２の液レベルＦの変化を見張るのに十分であり、また、残っている液レベルの範囲について、予測を提供することにも十分である。
【０１０４】
（場合によって使用者によって明記できる）ある期間の間、コントロールユニット２０が、液レベルＦが変化しないことを検知するとき、サンプリングレートは、さらに減らされることができる（図７における領域ＩＩＩ参照）。例えば、１時間あたり１測定がそのとき実行される。
【０１０５】
コントロールユニット２０がもはや受信機３８が通信インターフェース３６と連結されていないことを検知するとき、サンプリングレートはゼロに減らされることもできる。
【０１０６】
外部信号の応答において、（液レベルの変化または通信インターフェース３６を備える受信機３８の連結への応答において、）サンプリングレートは、再び増やされる（図７における領域ＩＶ参照）。ここで示されるように、場合によって交換されたコンテナの始めの水位を確実に決定をすることができるために、高いサンプリングレートで測定を実行することができる（これは、特に合間において、ゼロのサンプリングレートが使われているときに薦めることができる）。代わりに、プロセスは、消費と、対応して変化する液レベルの記録を再び確実に続けることができるために、平均サンプリングレート（図７の領域Ｖに対応する）で続けることができる。
【０１０７】
変化できるサンプリングレートによって、及び、特に、これが、測定の精度を犠牲にせずにできるときに、サンプリングレートは、大きく下がるという事実によって、１年までの耐用年数はバッテリ２２の１セットで得られることができる。
【０１０８】
さまざまな応用において、コンテナ２と地面８の間のスペーサ５０を提供することが有利であるかもしれない。スペーサ５０を使うことによって、同じものがプラスチックで作られるとき、フットリング７とガスボトルの箱の場合によっては金属の底部の間の間隔が、通信インターフェース３６と受信機３８の無線通信が改良されることによって、生み出されることができる。
【０１０９】
スペーサ５０も、それに取り付けられる水位測定装置１０を備えるコンテナ２が、砂利のような緩んだ地面に置かれるべきときに有利であることができる。水位測定装置１０が、地面８の突き出た領域に対して押しつけられるときに、フットリング７が、コンテナ２の重さの下で、地面８の中に自身をめり込ませる危険がある。
【０１１０】
例えば、スペーサ５０はフットリング７の直径に適用される、円周の輪（図１参照）であることができ、フットリング７に接着するように、いくつかの小さい磁石が設けられることができる。取り扱いは、それによって容易になる。
【０１１１】
スペーサ５０も、それらが図８、９に示されるように、いくつかのスペーサ要素５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃによって形成されることができる。スペーサ要素５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃは、ここで、第１のタイプのスロット５２と第２のタイプのスロット５４が設けられるクリップ状のプラスチック部分である。スロット５２、５４は、スペーサ要素が異なるコンテナ２によって使われることができるように、異なるフットリング７に適用される。コンテナのタイプによって、スペーサ要素は、１または他の配置において、フットリング７へ留められる。
【０１１２】
水位測定装置１０も他のタイプの固定装置２４を備えるコンテナ２に取り付けられることができる。例えば、水位測定装置１０が、フットリング７の中に取り付けられるスプリングクリップが使われることができる。このスプリングクリップは、そのときフットリング７のフランジ端部において支持することができる。
【０１１３】
壁９の外周における水位測定装置１０を取り付けるために、テンションストラップを使うこともできる。
【０１１４】
水位測定装置１０は、コンテナの壁９に接着されることもできる。
【０１１５】
１つの形態の変形によると、水位測定装置１０に、コントロールユニット２０に提供されるエネルギが、ある制限下に残ることを確保する、電流制限ダイオードが設けられる。それゆえ、いかなる問題もなく、爆発の危険領域に、水位測定装置を使うことができるために、防爆性の方法において、コントロールユニットの部品を埋め込む必要がない。
【図１】
2018523811.tif 000003
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
2018523811.tif 000011
【国際調査報告】
2018523811.tif 000012
2018523811.tif 000013
2018523811.tif 000014
2018523811.tif 000015
2018523811.tif 000016
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