可搬式液体検知ユニット
【課題】 容器の側壁部外面に沿って移動することにより測定用超音波ビームを用いて検出された液面位置に基づき、液体の残容量や消費時期の表示が簡便に行なえ、利便性に優れた可搬式液体検知ユニットを提供する。
【解決手段】 メインスイッチ１０５ａが「測定」位置にあるとき、選択スイッチ１０５ｃの押圧によって日付表示部１０４ａ、ボンベ表示部１０４ｂ、レベル表示部１０４ｃが順次選択され、入力スイッチ１０５ｄの押圧によって入力内容が増加方向又は減少方向に変更され、確定スイッチ１０５ｅの押圧によって入力内容が確定し記憶される。メインスイッチ１０５ａが「履歴」位置にあるとき、選択スイッチ１０５ｃの押圧によって日付表示部１０４ａ、ボンベ表示部１０４ｂ、レベル表示部１０４ｃに表示するレベル測定情報が選択される。
【解決手段】 メインスイッチ１０５ａが「測定」位置にあるとき、選択スイッチ１０５ｃの押圧によって日付表示部１０４ａ、ボンベ表示部１０４ｂ、レベル表示部１０４ｃが順次選択され、入力スイッチ１０５ｄの押圧によって入力内容が増加方向又は減少方向に変更され、確定スイッチ１０５ｅの押圧によって入力内容が確定し記憶される。メインスイッチ１０５ａが「履歴」位置にあるとき、選択スイッチ１０５ｃの押圧によって日付表示部１０４ａ、ボンベ表示部１０４ｂ、レベル表示部１０４ｃに表示するレベル測定情報が選択される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は可搬式液体検知ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、タンクやボンベ（容器）の外側から非接触で液面を検知する液体検知ユニット、いわゆる超音波レベル計（液面計）の一例として、容器壁を透過させる形で送信された超音波を反対側の壁（正反対側の鋼板材の壁で媒質との境界）で反射させ、再び容器壁を透過してトランスジューサまで戻ってくる反射波を検出し、液の有無を判断する方式が知られている（例えば特許文献１，２，３参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１８３６８５号公報
【特許文献２】特許第３０８１０３１号公報
【特許文献３】特開２００１−３０４９４０号公報
【０００４】
これらに記載の技術では、液化ガス等の液面位置を超音波レベル計によって計測し、液面位置や残容量を出力することにより、消費時期（すなわち、容器の交換時期や液の充填時期）を報知することができる。しかし、消費時期を報知するために、底壁に固定した超音波レベル計で得られた残量情報を公衆回線網によって管理センタに送信したり（特許文献１の場合）、側壁に複数組の超音波レベル計を固定して液面位置を検知したり（特許文献２の場合）、大掛かりな報知システムを要しコストも増大する可能性がある。また、特許文献３に記載の超音波レベル計は側壁に沿って上下方向に移動可能なハンディタイプに構成されているが、検出結果を管理センタに送信するための通信手段や報知システムを構築する必要がある。特に、これらに記載の技術では、超音波レベル計によって液化ガス等の液面位置を計測したその場でボンベ等の消費時期を知ることが難しく、報知システムから改めて情報を取得したりすることによって操作も煩雑になるおそれがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、容器の側壁部外面に沿って移動することにより測定用超音波ビームを用いて検出された液面位置に基づき、液体の残容量や消費時期の表示が簡便に行なえ、利便性に優れた可搬式液体検知ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の可搬式液体検知ユニットは、
液体を収容した容器を被測定系として、その容器の側壁部外面に沿って移動可能に使用される可搬式液体検知ユニットであって、
前記被測定系を励振するための測定用超音波ビームを前記容器の厚さ方向に出力するとともに、前記被測定系からの残響超音波及び前記被測定系における反射超音波の受信も可能な超音波送受信面を含む超音波トランスジューサを有し、前記液体の液面位置を前記容器の外部から検出可能な液面位置検出手段と、
その液面位置検出手段によって検出された液面位置に基づき、前記容器に収容された液体の残容量を液面位置レベルで表示する残量表示手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
このような可搬式液体検知ユニットには、容器の側壁部外面に沿って移動することにより、液面位置検出手段の測定用超音波ビームによって検出された液面位置に基づき、液体の残容量を液面位置レベルで表示する残量表示手段（例えば、７セグメント表示方式の数字によるレベル表示）が備えられている。したがって、液体の残容量や消費時期（すなわち、容器の交換時期や液体の充填時期）の表示が簡便に行なえ、携帯性・利便性に優れた可搬式液体検知ユニットを構成することができる。特に、測定用超音波ビームによって液面位置を計測したその場で液化ガスボンベ等の消費時期を知ることが容易であり、可搬式液体検知ユニットをボンベ等の携帯用検針器として用いることができる。
【０００８】
具体的には、液面位置レベルを人為的に入力するレベル入力手段と、
液面位置レベルが検出された日付を人為的に入力する日付入力手段と、
入力された液面位置レベルと日付とを関連付けてレベル測定情報として記憶する記憶手段と、
その記憶手段に記憶された複数個のレベル測定情報から液体の残容量が所定量以下となる消費時期を予測する予測手段とを備えることができる。
【０００９】
このように、液面位置を計測したそのときその場で容器の消費時期を知ることが容易であり、携帯性・利便性に優れた可搬式液体検知ユニットとして液化ガスボンベ等の携帯用検針器にも好適に用いることができる。特に、液面位置レベルと検出した日付とを使用者自ら入力することにより、簡易な構成にして液体の消費時期を容易に管理することができる。
【００１０】
例えば、複数個のレベル測定情報（過去の検針データ）から液面位置レベルと検針日との間に近似式を設定し、その近似式から現在の液体の残容量がゼロとなって容器の交換や液体の充填が必要となる消費時期を予測（推測）することが可能になる。なお、消費時期の予測値は上記残量表示手段にて表示することが可能である。
【００１１】
また、上記課題を解決するために、本発明の可搬式液体検知ユニットは、
液体を収容した容器を被測定系として、その容器の側壁部外面に沿って移動可能に使用される可搬式液体検知ユニットであって、
前記被測定系を励振するための測定用超音波ビームを前記容器の厚さ方向に出力するとともに、前記被測定系からの残響超音波及び前記被測定系における反射超音波の受信も可能な超音波送受信面を含む超音波トランスジューサを有し、前記液体の液面位置を前記容器の外部から検出可能な液面位置検出手段と、
前記容器の側壁部外面に定められた測定開始位置を起点としてその側壁部外面における上下方向の移動距離を計測するための移動距離測定手段と、
前記液面位置検出手段によって検出された液面位置と、前記移動距離測定手段によって計測された移動距離とに基づき、前記容器に収容された液体の残容量を液面位置レベルとして表示する残量表示手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
このような可搬式液体検知ユニットには、容器の側壁部外面に沿って移動することにより、液面位置検出手段の測定用超音波ビームによって検出された液面位置と、移動距離測定手段によって計測された移動距離とに基づき、液体の残容量を液面位置レベルとして表示する残量表示手段が備えられている。したがって、液体の残容量や消費時期（すなわち、容器の交換時期や液体の充填時期）の表示が簡便に行なえ、利便性に優れた可搬式液体検知ユニットを構成することができる。特に、測定用超音波ビームによって液面位置を計測するとともに、移動距離測定手段によって上下方向の移動距離を計測するので、液体の残容量（液面位置レベル）の測定精度の向上に伴って、液化ガスボンベ等の消費時期の予測精度も向上する。
【００１３】
またこの場合にも、液面位置検出手段と移動距離測定手段とによって検出された液面位置レベルを、その液面位置レベルが検出された日付と関連付けてレベル測定情報として記憶する記憶手段を備えることができる。このように、レベル測定情報（液面位置レベル及び検出した日付）を記憶手段に記憶することにより、容器の交換や液体の充填が必要となる消費時期の予測・管理が容易になる。
【００１４】
さらに、記憶手段に記憶された複数個のレベル測定情報から液体の残容量が所定量以下となる消費時期を予測する予測手段を備えることができる。このような予測手段を備えることにより、複数個のレベル測定情報において、液面位置レベルのデータと検出した日付のデータとの間の相関関係より導かれる近似式等から液体の消費時期を高精度で予測することができる。なお、この場合にも、消費時期の予測値は上記残量表示手段にて表示することが可能である。
【００１５】
具体的には、移動距離測定手段は、容器の側壁部外面に接触して回転する回転ローラの相対回転角度を検出し、
液面位置検出手段は、超音波トランスジューサが反射超音波又は残響超音波を受信することによって液面位置を検出し、
回転ローラの相対回転角度の検出と液面位置の検出とを同時に実行する場合がある。
【００１６】
このような場合には、回転ローラの相対回転角度検出によって液体検知ユニットの移動距離を高精度で測定することができるとともに、超音波式の液面位置検出手段によって液面位置を高精度で検出できる。しかも、回転ローラの相対回転角度の検出と液面位置の検出とを（例えば、同期させることにより）同時に実行することによって、液面位置レベルを短時間で精度よく検出することができる。なお、回転ローラの相対回転角度を検出するために、移動距離測定手段としてロータリエンコーダ、ロータリポテンショメータ等を用いることができる。
【００１７】
例えば、移動距離測定手段は、回転ローラの回転方向を検出する回転方向検出手段を有し、その回転方向検出手段で検出された回転方向によって、液面位置の検出が液無しから液有りに移行する状態で行なわれるか液有りから液無しに移行する状態で行なわれるかを識別することができる。このように、回転方向検出手段によって回転ローラの回転方向を検出するようにすれば、容器の側壁部外面において移動距離を計測する際に、移動距離測定手段を上（液無し）から下（液有り）へ移動する場合と、同じく下（液有り）から上（液無し）へ移動する場合とを識別して液面位置レベルの検出誤差を抑制することができる。
【００１８】
あるいは、液面位置の検出が、液無しから液有りに移行する際の反射超音波情報又は残響超音波情報によって判定される場合、測定開始位置から測定時の液面位置に至るまでの間、液面位置検出手段は超音波トランスジューサからの測定用超音波ビームの出力を停止することができる。このように、測定開始位置から測定時の液面位置に至るまで液面位置の検出に関与しないので、液面位置検出手段（超音波トランスジューサ）からの測定用超音波ビームの出力を停止することによって、液面位置の誤検出を防止できるとともに消費電力を抑制し省エネルギー化を推進することができる。
【００１９】
他方、液面位置の検出が、液有りから液無しに移行する際の反射超音波情報又は残響超音波情報によって判定される場合、液面位置検出手段は液面位置の検出以降、前記超音波トランスジューサからの測定用超音波ビームの出力を停止することができる。このように、液面位置の検出以降液面位置の検出に関与しないので、液面位置検出手段（超音波トランスジューサ）からの測定用超音波ビームの出力を停止することによって、液面位置の誤検出を防止できるとともに消費電力を抑制し省エネルギー化を推進することができる。
【００２０】
そして、移動距離測定手段は、容器の側壁部外面に定められた測定開始位置を起点とし、その側壁部外面における上下方向の終点までの全行程移動距離を計測して容器の高さを測定するとともに、その全行程移動距離の中途位置にて液面位置を検出し、
残量表示手段は、全行程移動距離と液面位置までの移動距離とに応じて液体の残容量を液面位置レベルとして表示することができる。
【００２１】
このように、移動距離測定手段によって起点から終点までの全行程の移動距離を測定し、併せて液面位置までの移動距離をその間に同時測定できる。したがって、１回の測定結果から、全行程移動距離（すなわち容器の高さ）と液面位置までの移動距離（すなわち液無し領域又は液有り領域の高さ）との比をとれば、容器のサイズにかかわらず、その容器における現状の液面位置レベル（液体の残容量）が直ちに得られる。
【００２２】
ところで、これらの可搬式液体検知ユニットは容器の側壁部外面に沿って移動可能であり、超音波トランスジューサは被測定系からの残響超音波及び被測定系における反射超音波の受信も可能である。したがって、液面位置検出手段は、側壁透過内面反射超音波検出方式（容器の側壁を透過し反対側の容器側壁の内面で反射した超音波を検出する方式）及び残響超音波検出方式（被測定系からの残響超音波を検出する方式）のいずれの液体検知ユニット（すなわち超音波レベル計（液面計））にも備えることができる。
【００２３】
例えば、容器が金属タンクであり、超音波トランスジューサは金属タンクの金属側壁部外面に沿って上下方向に移動可能であり、その金属側壁部の厚さ方向に測定用超音波ビームを出力することによって、側壁透過内面反射超音波検出方式及び残響超音波検出方式のいずれの可搬式液体検知ユニットにも適用することができる。この場合、測定適用対象となる金属タンクは、特に鋼鉄製など、内部音響損失の比較的小さい材料で構成されたものとすることができる。また、金属タンクは、車両、船舶ないし航空機（特に、自動車）に搭載された燃料タンクとすることができる。なお、液体として液化ガス（液化石油ガス（ＬＰＧ）や液化天然ガス（ＬＮＧ）などの燃料用液化ガス、液化炭酸ガス、液化アンモニアガス、液体窒素などのボンベ、タンク、コンテナなどが主な用途である）を収容するものとできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（実施例１）
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の可搬式液体検知ユニットによる液面検出の一例を示す外観説明図、図２は図１の容器内部を示す断面説明図である。液化石油ガス（ＬＰＧ）や液化天然ガス（ＬＮＧ）からなる液体Ｌを収容した金属タンク１０（容器）が被測定系２００を構成している。金属タンク１０は鋼鉄製であり、側壁部１０Ｓの壁厚はほぼ一様である。また、底面部１０Ｂ及び天面部１０Ｕの壁厚もほぼ一様である。また、天面部１０Ｕの上部中央には圧力制御弁が組み込まれたガス取出部１１が形成されている。超音波レベル計１００（可搬式液体検知ユニット）によって、金属タンク１０の外側から非接触で液体Ｌの有無又は液面（液表面）の位置ＬＶを検知することができる。
【００２５】
超音波レベル計１００は、液体Ｌを収容した金属タンク１０（被測定系２００）に向けて押圧された形でタンク側壁部１０Ｓの壁部外面１０ａに取り付けられる。そのため、取り付け状態においては、金属タンク１０側に向けて一定の保持力（一般的にはマグネットによる保持力）Ｆが作用している（図２参照）。この超音波レベル計１００は、金属タンク１０の側壁部１０Ｓの壁部外面１０ａに対し、保持力Ｆによって金属タンク１０内の検知対象となる特定の液面位置ＬＶ（液面レベル）に対応した液体検知位置に押圧されて、各液体検知位置における液体Ｌの有無、即ちその液面位置ＬＶに液体Ｌが達しているか否かを検知可能となっている。本実施形態においては、超音波レベル計１００は、金属タンク１０の側壁部１０Ｓを透過し反対側の側壁の内面で反射した超音波を検出する側壁透過内面反射超音波検出方式によって、金属タンク１０内の液体情報（液面位置ＬＶ）を金属タンク１０外から測定できるように構成されている。
【００２６】
なお、超音波レベル計１００は、金属タンク１０の側壁部１０Ｓの壁部外面１０ａに沿って上下方向に移動して液面位置ＬＶを検出可能である。また、壁部外面１０ａには、液面位置ＬＶの測定を容易にするために、最下位液面レベルＬＶ０（すなわち、液体Ｌの残容量ゼロ）と最上位液面レベルＬＶ１０（すなわち、液体Ｌの満量充填）との間を１０等分した液面レベルＬＶ０〜ＬＶ１０（液面位置レベル）に、それぞれ目印（目盛）が付けてある。したがって、液面位置ＬＶを検出したときの超音波レベル計１００の位置を液面レベルＬＶ０〜ＬＶ１０の目印で読み取って入力することで、液体Ｌの残容量（例えば、液面レベルＬＶ６）を液面検出表示部１０４ｄやスピーカ１０６で報知することができる（図４参照）。ただし、液面位置ＬＶを検出したとき、超音波レベル計１００が液面レベルＬＶ０〜ＬＶ１０の目盛の中間に位置する場合には、補充や交換が余裕を持って行なえるように、安全側の下位の目盛を読み取って入力することが望ましい。超音波レベル計１００を壁部外面１０ａに沿って上から下へ移動する場合、最上位液面レベルＬＶ１０が移動の起点（測定開始位置）、最下位液面レベルＬＶ０が移動の終点（測定終了位置）となり、ＬＶ１０からＬＶ０に至る全行程移動距離Ｈが金属タンク１０の高さに相当する。
【００２７】
図３は、可搬式液体検知ユニット（超音波レベル計）の構成例をその電気的構成とともに示す模式図である。超音波レベル計１００は、ユーザーが手で保持可能な樹脂等で構成されたケース体３を有し、その先端内部に円柱状の超音波トランスジューサ１（超音波出力部；反射超音波検出部；液面位置検出手段）がはめ込まれて（収納配置されて）いる。超音波送信面１ａ（超音波放出面）となる超音波トランスジューサ１の前端面は、ケース体３の前端に形成された開口内に位置し、その超音波送信面１ａに密着する形で、超音波トランスジューサ１よりやや小径で円柱状の音響インピーダンス整合層２が取り付けられている。
【００２８】
音響インピーダンス整合層２は、超音波トランスジューサ１（圧電セラミック）とタンク側壁部１０Ｓ（鋼鉄）との中間（望ましくは両者の幾何学平均値）の音響インピーダンスを有する。また、音響インピーダンス整合層２の、超音波送信面１ａとの密着側とは反対側の先端面２ａが、ケース体３の外部に露出して金属タンク１０の側壁部１０Ｓの壁部外面１０ａと接触する容器接触面を構成する。音響インピーダンス整合層２は、先端面２ａ（容器接触面）がタンク側壁部１０Ｓに押し付けられたときに追従変形してその壁部外面１０ａに密着できるように、柔軟弾性材料（例えば、シリコーン樹脂）にて構成されている。
【００２９】
超音波トランスジューサ１は、駆動回路１０１からの駆動電圧の印加により測定用超音波ビームＳＷを送出する超音波送出機能と、反射超音波の受信により電気信号（受信信号）を信号処理回路１０３に出力する超音波受信機能（反射超音波検出機能）とを複合して備える。具体的には、板厚方向に分極処理された圧電セラミック振動板１ｖと、圧電セラミック振動板１ｖの各主表面を覆う形で圧電セラミック振動板１ｖを挟んで対向形成された電極対１ｅ，１ｅとを備える。この電極対１ｅ，１ｅは、測定用超音波ビームＳＷの送信駆動時には圧電セラミック振動板１ｖを超音波振動させるための駆動電圧が印加される駆動電極となり、反射超音波の受信時には圧電セラミック振動板１ｖの振動に伴う電気信号を出力する出力電極となる。これら電極対１ｅ，１ｅと、駆動回路１０１及び信号処理回路１０３との接続切り替えは切替スイッチ１０１ｓにより行なわれる。
【００３０】
駆動回路１０１は、出力周波数が可変に構成された発振回路（ここでは、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator））１０１ｂと、その発振回路１０１ｂの出力を増幅して圧電セラミック振動板１ｖへ駆動信号として出力する主回路（アンプ）１０１ａとを有する。発振回路１０１ｂの出力周波数は、周波数設定部１０２から入力される周波数指示電圧に応じて変更される。
【００３１】
上記の駆動回路１０１、切替スイッチ１０１ｓ、周波数設定部１０２、信号処理回路１０３は、これらの動作シーケンス制御を司るマイコン１０７（液面検出制御手段）に接続されている。また、マイコン１０７には入力部１０５と表示部１０４も接続されている。入力部１０５は押しボタンスイッチやキーボードなどで構成され、液体検知の開始トリガー操作や、周波数設定処理に使用される。また、表示部１０４は液体有無の検出判定結果等を視覚的に出力するものであり、例えばＬＥＤ点灯部として構成されている。さらに、スピーカ１０６は、液体有無の検出判定結果等を音響的に出力するものである。
【００３２】
図４は、可搬式液体検知ユニット（超音波レベル計）の入力部及び表示部の構成例を示す説明図である。入力部１０５は、液面レベルＬＶ０〜ＬＶ１０を検出した日付を人為的に入力する日付入力手段と、金属タンク１０のボンベサイズ（例えば、Ｌ，Ｍ，Ｓサイズ）を人為的に入力するボンベ入力手段と、液面レベルＬＶ０〜ＬＶ１０を人為的に入力するレベル入力手段とを含む。
【００３３】
具体的には、入力部１０５は、４位置切り替え式のメインスイッチ１０５ａと、押しボタン式の測定開始・終了兼用スイッチ１０５ｂと、押しボタン式の選択スイッチ１０５ｃと、押圧方向切り替え式の入力スイッチ１０５ｄと、押しボタン式の確定スイッチ１０５ｅとを含む。
【００３４】
メインスイッチ１０５ａは、すべての操作を中止する「切」位置を挟んで一方側（例えば右側）に、超音波トランスジューサ１によって液面レベルＬＶ０〜ＬＶ１０を検出し、検出した日付及びボンベサイズとともにレベル測定情報として記憶する「測定」位置が設けられている。「切」位置を挟んで他方側（例えば左側）に、過去に検出したレベル測定情報を表示部１０４に表示する「履歴」位置と、複数個のレベル測定情報から液体Ｌの残容量が最下位液面レベルＬＶ０となる消費時期（例えば、金属タンク１０の交換時期や液体Ｌの充填時期）を予測する「予測」位置とが設けられている。測定開始・終了兼用スイッチ１０５ｂは、メインスイッチ１０５ａが「測定」位置にあるとき、１度押すと液面レベルＬＶ０〜ＬＶ１０の検出を開始し、液面レベルＬＶ０〜ＬＶ１０の検出後にもう１度押すと、液面レベルＬＶ０〜ＬＶ１０の検出を終了する。
【００３５】
メインスイッチ１０５ａが「測定」位置にあるとき、選択スイッチ１０５ｃの押圧によって日付表示部１０４ａ、ボンベ表示部１０４ｂ、レベル表示部１０４ｃが順次選択され、入力スイッチ１０５ｄの押圧によって入力内容が増加方向又は減少方向に変更され、確定スイッチ１０５ｅの押圧によって入力内容が確定し記憶される。また、メインスイッチ１０５ａが「履歴」位置にあるとき、選択スイッチ１０５ｃの押圧によって日付表示部１０４ａ、ボンベ表示部１０４ｂ、レベル表示部１０４ｃに表示するレベル測定情報が選択される。
【００３６】
表示部１０４は、年月日をセグメント又はドットにより６桁ＬＥＤ表示する日付表示部１０４ａと、ボンベサイズＬ，Ｍ，Ｓをセグメント又はドットにより１桁ＬＥＤ表示するボンベ表示部１０４ｂと、液面レベルＬＶ０〜ＬＶ１０をセグメント又はドットにより２桁ＬＥＤ表示するレベル表示部１０４ｃと、液面検出の有無を１個のＬＥＤで表示する液面検出表示部１０４ｄとを含む。
【００３７】
次に図５は、可搬式液体検知ユニット（超音波レベル計）の入力部及び表示部の電気的構成を示すブロック図である。超音波レベル計１００のマイコン１０７には、演算装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）１０７ａ（予測手段）、プログラム格納用の読み取り専用記憶装置であるＲＯＭ（Read Only Memory）１０７ｂ、ワークエリアや各種カウンタ等が割り当てられる読み書き可能な記憶装置であるＲＡＭ（Random Access Memory）１０７ｃ（記憶手段）、及び入出力インターフェースであるＩ／Ｏ（Input/Output）１０７ｄを備えており、これらはバス（図示せず）を介して相互に接続されている。
【００３８】
マイコン１０７には、メインスイッチ１０５ａ、測定開始・終了兼用スイッチ１０５ｂ、選択スイッチ１０５ｃ、入力スイッチ１０５ｄ、及び確定スイッチ１０５ｅからの操作信号がそれぞれ入力されている。マイコン１０７には、超音波トランスジューサ１からの液面検出信号も入力されている。
【００３９】
マイコン１０７は、日付表示部１０４ａ、ボンベ表示部１０４ｂ、レベル表示部１０４ｃのＬＥＤをそれぞれ駆動制御してレベル測定情報を表示する。また、マイコン１０７は、液面検出表示部１０４ｄのＬＥＤを駆動制御して液面検出の有無を表示出力するとともに、スピーカ１０６を駆動制御して液面検出の有無を音響出力する。
【００４０】
次に、図６に示す液面検出処理のフローチャートについて、図７の超音波トランスジューサによる超音波の発受信例を表わすタイミングチャートを参照しつつ説明する。まず、マイコン１０７は、Ｓ１にてメインスイッチ１０５ａが「測定」にセットされたかを確認する。メインスイッチ１０５ａが「測定」にセットされているとき（Ｓ１でＹＥＳ）、Ｓ２にて検出日付（例えば、“０７．０９．３０”）を入力し、Ｓ３にてボンベサイズ（例えば、“Ｌ”）を入力する。具体的には、入力スイッチ１０５ｄを操作して日付表示部１０４ａの左２桁（年の欄）に“０７”を表示させる。選択スイッチ１０４ｃを押して中２桁（月の欄）にシフトした後、再び入力スイッチ１０５ｄを操作して“０９”を表示させる。選択スイッチ１０４ｃを押して右２桁（日の欄）にシフトした後、再び入力スイッチ１０５ｄを操作して“３０”を表示させる。さらに、選択スイッチ１０４ｃを押してボンベ表示部１０４ｂにシフトした後、再び入力スイッチ１０５ｄを操作してボンベサイズ“Ｌ”を表示させる。
【００４１】
Ｓ４にて入力部１０５の測定開始・終了兼用スイッチ１０５ｂから測定開始がＯＮ入力されたかを確認する。測定開始がＯＮ入力されると（Ｓ４でＹＥＳ）、Ｓ５にて切替スイッチ１０１ｓが超音波トランスジューサ１を駆動回路１０１に接続する駆動接続状態に切り替わり、駆動回路１０１は周波数設定部１０２で設定された周波数にて駆動交流電圧を超音波トランスジューサ１に印加する。これにより、超音波トランスジューサ１から測定用超音波ビームＳＷが測定実施位置にてタンク側壁部１０Ｓに向け出力され、これを音響励振する。次に、Ｓ６にて切替スイッチ１０１ｓは超音波トランスジューサ１を信号処理回路１０３に接続する信号検出接続状態に切り替わる。そして、Ｓ７にて超音波トランスジューサ１による音響励振後に、金属タンク１０の側壁部１０Ｓを透過し反対側の側壁の内面で反射して再び側壁部１０Ｓを透過する反射超音波が所定時間Ｔ内に超音波トランスジューサ１で検出されたか否かを確認する。なお、反射超音波の到達時間はマイコン１０７の内蔵クロック等で計測できる。
【００４２】
ところで、図２に示すように、液体Ｌの非存在部（液無し部）では金属タンク１０の側壁部１０Ｓの内側が空隙となり、液体Ｌの存在部（液有り部）では、側壁部１０Ｓの内側に液体Ｌが存在する。一般に金属タンク１０内で媒質となる液体の密度は気体の密度に比して極めて大きい（例えば約１０３倍）。したがって、図７に示すように、液有り部においては、金属タンク１０の側壁部１０Ｓを透過し反対側の側壁の内面で反射して再び側壁部１０Ｓを透過し、超音波トランスジューサ１で検出される。しかし、液無し部では、超音波の拡散によって超音波トランスジューサ１で反射波が検出されない。
【００４３】
図６に戻り、所定時間Ｔ内に反射超音波が超音波トランスジューサ１で検出されれば（Ｓ７でＹＥＳ）、Ｓ８にて表示部１０４の液面検出表示部１０４ｄ及びスピーカ１０６によって液有り出力がなされる（例えば、液面検出表示部１０４ｄが点灯、スピーカ１０６が連続音）。このときＳ９にて、検出された液面レベルを、側壁部１０Ｓの壁部外面１０ａの目盛（図２参照）から読み取り（例えば、液面レベル“ＬＶ６”）、レベル表示部１０４ｃに入力する。具体的には、選択スイッチ１０４ｃを押してレベル表示部１０４ｃにシフトした後、入力スイッチ１０５ｄを操作して液面レベル“６”を表示させる。さらに、Ｓ１０にて、レベル測定情報（日付＝“０７．０９．３０”；ボンベサイズ＝“Ｌ”；液面レベル＝“６”）をＲＡＭ１０７ｃに一括記憶し、Ｓ１１にて測定開始・終了兼用スイッチ１０５ｂから測定終了がＯＮ入力されたかを確認する。測定終了がＯＮ入力されると（Ｓ１１でＹＥＳ）、液面検出処理を終了し、測定終了がＯＮ入力されなければ（Ｓ１１でＮＯ）、Ｓ１２にて警報出力する（例えば、液面検出表示部１０４ｄが赤色点灯、スピーカ１０６が警告音）。
【００４４】
一方、所定時間Ｔ内に反射超音波が超音波トランスジューサ１で検出されなければ（Ｓ７でＮＯ）、Ｓ１３にて表示部１０４の液面検出表示部１０４ｄ及びスピーカ１０６によって液無し出力がなされた後（例えば、液面検出表示部１０４ｄが点滅、スピーカ１０６が断続音）、液面検出処理を終了する。なお、メインスイッチ１０５ａが「測定」にセットされていない場合（Ｓ１でＮＯ）、及び測定開始がＯＮ入力されなかった場合には（Ｓ４でＮＯ）、それぞれそのまま液面検出処理を終了する。
【００４５】
次に、図８に示す情報出力処理のフローチャートについて、図９〜図１１の説明図を参照しつつ説明する。まず、マイコン１０７は、Ｓ２１にてメインスイッチ１０５ａが「履歴」にセットされたかを確認する。メインスイッチ１０５ａが「履歴」にセットされているとき（Ｓ２１でＹＥＳ）、Ｓ２２にて最新のレベル測定情報が表示部１０４に表示される。レベル測定情報は、図９に示すようにＲＡＭ１０７ｃに測定順に記憶されている。したがって、ここではＳ１１（図６）でＲＡＭ１０７ｃに記憶されたレベル測定情報、すなわち日付表示部１０４ａに“０７．０９．３０”、ボンベ表示部１０４ｂに“Ｌ”、レベル表示部１０４ｃに“６”がそれぞれ表示される（図１１（ａ））。
【００４６】
次に、Ｓ２３にて選択スイッチ１０５ｃがＯＮされたかを確認する。選択スイッチ１０５ｃがＯＮされると（Ｓ２３でＹＥＳ）、Ｓ２４にて１つ前のレベル測定情報が表示部１０４に表示される。ここでは図９で２段目に記憶されたレベル測定情報、すなわち日付表示部１０４ａに“０７．０９．２２”、ボンベ表示部１０４ｂに“Ｌ”、レベル表示部１０４ｃに“７”がそれぞれ表示される（図１１（ｂ））。そして、Ｓ２５にて選択スイッチ１０５ｃが２秒以上継続してＯＮ操作されたかを確認し、選択スイッチ１０５ｃ操作が２秒以上継続した場合には（Ｓ２５でＹＥＳ）、情報出力処理を終了する。ただし、選択スイッチ１０５ｃ操作がなかった場合（Ｓ２３でＮＯ）、及び選択スイッチ１０５ｃ操作が２秒未満の場合には（Ｓ２５でＮＯ）、いずれもＳ２１へ戻る。
【００４７】
メインスイッチ１０５ａが「履歴」にセットされていないときには（Ｓ２１でＮＯ）、Ｓ２６にてメインスイッチ１０５ａが「予測」にセットされているかを確認する。メインスイッチ１０５ａが「予測」にセットされていると（Ｓ２６でＹＥＳ）、Ｓ２７にて消費時期の予測情報が表示部１０４に表示される。消費時期の予測情報は、ＲＡＭ１０７ｃに記憶された複数個のレベル測定情報（図９）のうち、液面レベルのデータと検出した日付のデータとの間の相関関係より導かれる近似式から液体Ｌの消費時期を予測する（図１０）。ここでは図１０において近似直線とｘ軸との交点で表わされるレベル測定情報、すなわち日付表示部１０４ａに“０７．１２．０１”、ボンベ表示部１０４ｂに“Ｌ”、レベル表示部１０４ｃに“０”がそれぞれ表示される（図１１（ｃ））。さらにＳ２８にて入力部１０４の他のスイッチ操作があるまで待機し、スイッチ操作がある場合には（Ｓ２８でＹＥＳ）、情報出力処理を終了する。
【００４８】
このように、液体Ｌの残容量や消費時期（すなわち、金属タンク１０の交換時期や液体Ｌの充填時期）の表示が簡便に行なえ、携帯性・利便性に優れた超音波レベル計１００を構成することができる。測定用超音波ビームによって液面位置ＬＶを計測したその場で液化ガスボンベ等の消費時期を知ることが容易であり、超音波レベル計１００をボンベ等の携帯用検針器として用いることができる。また、液面レベルＬＶ０〜ＬＶ１０と検出した日付とを使用者自ら入力することにより、簡易な構成にして液体Ｌの消費時期を容易に管理することができる。
【００４９】
具体的には、複数個のレベル測定情報（過去の検針データ）から液面レベルＬＶ０〜ＬＶ１０と検針日との間に近似式を設定し、その近似式から現在の液体Ｌの残容量がゼロとなって金属タンク１０の交換や液体Ｌの充填が必要となる消費時期を予測（推測）することが可能になる。
【００５０】
（実施例２）
図１２は可搬式液体検知ユニット（超音波レベル計）の入力部及び表示部の他の構成例を示す説明図、図１３はその入力部及び表示部の電気的構成を示す模式図、図１４は液面検出処理の他の例を示すフローチャートである。この実施例の超音波レベル計１００’では、金属タンク１０（容器）の側壁部１０Ｓの壁部外面１０ａに定められた測定開始位置（例えば、最上位液面レベルＬＶ１０）を起点としてその壁部外面１０ａにおける上下方向（例えば、下向き）の移動距離を計測するために、ロータリエンコーダ５（移動距離測定手段）が設けられている。ロータリエンコーダ５は、超音波トランスジューサ１（超音波出力部；反射超音波検出部；液面位置検出手段）による液面位置ＬＶの検出と同時に（同期して）、金属タンク１０の側壁部１０Ｓの壁部外面１０ａに接触して回転する回転ローラ４の相対回転角度を検出する。
【００５１】
ロータリエンコーダ５は、金属タンク１０の最上位液面レベルＬＶ１０を起点とし、側壁部１０Ｓの壁部外面１０ａにおける上下方向の終点（例えば、最下位液面レベルＬＶ０）までの全行程移動距離Ｈ（図２参照）を計測して金属タンク１０の高さを測定しサイズを識別するとともに、その全行程移動距離Ｈの中途位置にて液面位置ＬＶを検出する。したがって、レベル表示部１０４ｃ（残量表示手段）は、全行程移動距離Ｈと液面位置ＬＶまでの移動距離とに応じて液体Ｌの残容量を液面レベルＬＶ０〜ＬＶ１０（液面位置レベル）として表示する。
【００５２】
また、マイコン１０７’（液面検出制御手段）は内蔵クロック１０７ｅを備え、超音波トランスジューサ１による液面位置ＬＶの検出日付をＲＡＭ１０７ｃ（記憶手段）のレベル測定情報（図１１参照）に自動記憶することができる。したがって、入力部１０５’では、入力スイッチ及び確定スイッチが不要になるので、構成が一層簡素になる。
【００５３】
図１４に示す液面検出処理のフローチャートは、図６（実施例１）に代わるものである。まず、マイコン１０７は、Ｓ１にてメインスイッチ１０５ａが「測定」にセットされたかを確認する。メインスイッチ１０５ａが「測定」にセットされているとき（Ｓ１でＹＥＳ）、Ｓ４にて入力部１０５の測定開始・終了兼用スイッチ１０５ｂから測定開始がＯＮ入力されたかを確認する。測定開始がＯＮ入力されると（Ｓ４でＹＥＳ）、Ｓ４１にて起点（最上位液面レベルＬＶ１０）からロータリエンコーダ４が移動距離の測定を開始する。ただし、省エネルギーのため、このとき測定用超音波ビームＳＷはまだ出力されていない。
【００５４】
さらにＳ４２にて前回の液面レベルＬＶ０〜ＬＶ１０に到達したことを確認し（Ｓ４２でＹＥＳ）、Ｓ５にて切替スイッチ１０１ｓが超音波トランスジューサ１を駆動回路１０１に接続する駆動接続状態に切り替わり、駆動回路１０１は周波数設定部１０２で設定された周波数にて駆動交流電圧を超音波トランスジューサ１に印加する。これにより、超音波トランスジューサ１から測定用超音波ビームＳＷが測定実施位置にてタンク側壁部１０Ｓに向け出力され、これを音響励振する。次に、Ｓ６にて切替スイッチ１０１ｓは超音波トランスジューサ１を信号処理回路１０３に接続する信号検出接続状態に切り替わる。そして、Ｓ７にて超音波トランスジューサ１による音響励振後に、金属タンク１０の側壁部１０Ｓを透過し反対側の側壁の内面で反射して再び側壁部１０Ｓを透過する反射超音波が所定時間Ｔ内に超音波トランスジューサ１で検出されたか否かを確認する。なお、反射超音波の到達時間はマイコン１０７の内蔵クロック１０７ｅで計測できる。
【００５５】
所定時間Ｔ内に反射超音波が超音波トランスジューサ１で検出されれば（Ｓ７でＹＥＳ）、Ｓ８にて表示部１０４の液面検出表示部１０４ｄ及びスピーカ１０６によって液有り出力がなされる（例えば、液面検出表示部１０４ｄが点灯、スピーカ１０６が連続音）。なお、省エネルギーのため、以降の測定用超音波ビームＳＷの出力は停止される。同時に、Ｓ８１にてこのときのロータリエンコーダ４の出力から液面レベルＬＶ０〜ＬＶ１０が測定され、ＲＡＭ１０７ｃ（図９参照）に記憶される。さらに、Ｓ８２にてロータリエンコーダ４が終点（最下位液面レベルＬＶ０）に到達した（すなわち、全行程移動距離Ｈを踏破したか）ことを確認し（Ｓ８２でＹＥＳ）、Ｓ８３にてボンベサイズと計測日付とがＲＡＭ１０７ｃ（図９参照）に記憶されて、液面検出処理を終了する。
【００５６】
一方、所定時間Ｔ内に反射超音波が超音波トランスジューサ１で検出されなければ（Ｓ７でＮＯ）、Ｓ１３にて表示部１０４の液面検出表示部１０４ｄ及びスピーカ１０６によって液無し出力がなされた後（例えば、液面検出表示部１０４ｄが点滅、スピーカ１０６が断続音）、液面検出処理を終了する。なお、メインスイッチ１０５ａが「測定」にセットされていない場合（Ｓ１でＮＯ）、及び測定開始がＯＮ入力されなかった場合には（Ｓ４でＮＯ）、それぞれそのまま液面検出処理を終了する。
【００５７】
このように、測定用超音波ビームＳＷによって液面位置ＬＶを計測するとともに、ロータリエンコーダ５によって上下方向の移動距離を計測するので、液体Ｌの残容量（液面レベルＬＶ０〜ＬＶ１０）の測定精度の向上に伴って、液化ガスボンベ等の消費時期の予測精度も向上する。
【００５８】
この実施例では、液面位置ＬＶの検出が、液無しから液有りに移行する際の反射超音波情報によって判定される（図７参照）。そして測定開始位置（最上位液面レベルＬＶ１０）から測定時の液面位置ＬＶに至るまでの間、超音波トランスジューサ１からの測定用超音波ビームＳＷの出力は停止されるので、液面位置ＬＶの誤検出を防止できるとともに消費電力を抑制し省エネルギー化を推進することができる。
【００５９】
また、ロータリエンコーダ５によって起点（最上位液面レベルＬＶ１０）から終点（最下位液面レベルＬＶ０）までの全行程の移動距離Ｈを測定し、併せて液面位置ＬＶまでの移動距離をその間に同時測定できる。したがって、１回の測定結果から、全行程移動距離Ｈ（金属タンク１０の高さ）と液面位置ＬＶまでの移動距離（液無し領域の高さ）との比をとれば、金属タンク１０のサイズにかかわらず、その金属タンク１０における現状の液面レベルＬＶ０〜ＬＶ１０（液体Ｌの残容量）が直ちに得られる。
【００６０】
なお、実施例２（図１２〜図１４）において、実施例１（図１〜図１１）と共通する機能を有する部分には同一符号を付して説明を省略した。
【００６１】
また、実施例２において、超音波レベル計１００’の移動方向（回転ローラ４の回転方向）の識別は反射超音波検出信号によって行なえるが（図７参照）、ロータリエンコーダ５によって識別することも可能である。さらに、実施例２において、ロータリエンコーダ５によって全行程の移動距離Ｈを測定しない場合には、実施例１と同様に入力スイッチ１０５ｄや確定スイッチ１０５ｅによってボンベサイズの入力を行なってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の可搬式液体検知ユニットによる液面検出の一例を示す外観説明図。
【図２】図１の容器内部を示す断面説明図。
【図３】図１の可搬式液体検知ユニットの構成例をその電気的構成とともに示す模式図。
【図４】可搬式液体検知ユニットの入力部及び表示部の構成例を示す説明図。
【図５】図４の可搬式液体検知ユニットの入力部及び表示部の電気的構成を示すブロック図。
【図６】液面検出処理を示すフローチャート。
【図７】液面検出処理において超音波トランスジューサによる超音波の発受信例を表わすタイミングチャート。
【図８】図６に続きデータ出力処理を示すフローチャート。
【図９】レベル測定情報の記憶形態を示す説明図。
【図１０】レベル測定情報に基づく消費時期予測を示す説明図。
【図１１】表示部での表示例を示す説明図。
【図１２】可搬式液体検知ユニットの入力部及び表示部の他の構成例を示す説明図。
【図１３】図１２の可搬式液体検知ユニットの入力部及び表示部の電気的構成を示す模式図。
【図１４】液面検出処理の他の例を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００６３】
１ 超音波トランスジューサ（超音波出力部；反射超音波検出部；液面位置検出手段）
１ａ 超音波送受信面
２ 音響インピーダンス整合層
２ａ 先端面（容器接触面）
３ ケース体
４ 回転ローラ
５ ロータリエンコーダ（移動距離測定手段；回転方向検出手段）
１０ 金属タンク（容器）
１０Ｓ タンク側壁部（容器壁部）
１０ａ タンクの壁部外面（容器の壁部外面）
１００ 超音波レベル計（可搬式液体検知ユニット）
１０４ 表示部
１０４ａ 日付表示部
１０４ｂ ボンベ表示部
１０４ｃ レベル表示部（残量表示手段）
１０４ｄ 液面検出表示部
１０５ 入力部
１０５ａ メインスイッチ
１０５ｂ 測定開始・終了兼用スイッチ
１０５ｃ 選択スイッチ（レベル入力手段；日付入力手段；ボンベ入力手段）
１０５ｄ 入力スイッチ（レベル入力手段；日付入力手段；ボンベ入力手段）
１０５ｅ 確定スイッチ（レベル入力手段；日付入力手段；ボンベ入力手段）
１０６ スピーカ
１０７ マイコン（液面検出制御手段）
１０７ａ ＣＰＵ（予測手段）
１０７ｃ ＲＡＭ（記憶手段）
１０７ｅ 内蔵クロック（日付確定手段）
２００ 被測定系
Ｈ 全行程移動距離（容器の高さ）
Ｌ 液体
ＬＶ 液面（液表面）位置
ＬＶ０〜ＬＶ１０ 液面レベル（液面位置レベル）
ＳＷ 測定用超音波ビーム
【技術分野】
【０００１】
本発明は可搬式液体検知ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、タンクやボンベ（容器）の外側から非接触で液面を検知する液体検知ユニット、いわゆる超音波レベル計（液面計）の一例として、容器壁を透過させる形で送信された超音波を反対側の壁（正反対側の鋼板材の壁で媒質との境界）で反射させ、再び容器壁を透過してトランスジューサまで戻ってくる反射波を検出し、液の有無を判断する方式が知られている（例えば特許文献１，２，３参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１８３６８５号公報
【特許文献２】特許第３０８１０３１号公報
【特許文献３】特開２００１−３０４９４０号公報
【０００４】
これらに記載の技術では、液化ガス等の液面位置を超音波レベル計によって計測し、液面位置や残容量を出力することにより、消費時期（すなわち、容器の交換時期や液の充填時期）を報知することができる。しかし、消費時期を報知するために、底壁に固定した超音波レベル計で得られた残量情報を公衆回線網によって管理センタに送信したり（特許文献１の場合）、側壁に複数組の超音波レベル計を固定して液面位置を検知したり（特許文献２の場合）、大掛かりな報知システムを要しコストも増大する可能性がある。また、特許文献３に記載の超音波レベル計は側壁に沿って上下方向に移動可能なハンディタイプに構成されているが、検出結果を管理センタに送信するための通信手段や報知システムを構築する必要がある。特に、これらに記載の技術では、超音波レベル計によって液化ガス等の液面位置を計測したその場でボンベ等の消費時期を知ることが難しく、報知システムから改めて情報を取得したりすることによって操作も煩雑になるおそれがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、容器の側壁部外面に沿って移動することにより測定用超音波ビームを用いて検出された液面位置に基づき、液体の残容量や消費時期の表示が簡便に行なえ、利便性に優れた可搬式液体検知ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の可搬式液体検知ユニットは、
液体を収容した容器を被測定系として、その容器の側壁部外面に沿って移動可能に使用される可搬式液体検知ユニットであって、
前記被測定系を励振するための測定用超音波ビームを前記容器の厚さ方向に出力するとともに、前記被測定系からの残響超音波及び前記被測定系における反射超音波の受信も可能な超音波送受信面を含む超音波トランスジューサを有し、前記液体の液面位置を前記容器の外部から検出可能な液面位置検出手段と、
その液面位置検出手段によって検出された液面位置に基づき、前記容器に収容された液体の残容量を液面位置レベルで表示する残量表示手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
このような可搬式液体検知ユニットには、容器の側壁部外面に沿って移動することにより、液面位置検出手段の測定用超音波ビームによって検出された液面位置に基づき、液体の残容量を液面位置レベルで表示する残量表示手段（例えば、７セグメント表示方式の数字によるレベル表示）が備えられている。したがって、液体の残容量や消費時期（すなわち、容器の交換時期や液体の充填時期）の表示が簡便に行なえ、携帯性・利便性に優れた可搬式液体検知ユニットを構成することができる。特に、測定用超音波ビームによって液面位置を計測したその場で液化ガスボンベ等の消費時期を知ることが容易であり、可搬式液体検知ユニットをボンベ等の携帯用検針器として用いることができる。
【０００８】
具体的には、液面位置レベルを人為的に入力するレベル入力手段と、
液面位置レベルが検出された日付を人為的に入力する日付入力手段と、
入力された液面位置レベルと日付とを関連付けてレベル測定情報として記憶する記憶手段と、
その記憶手段に記憶された複数個のレベル測定情報から液体の残容量が所定量以下となる消費時期を予測する予測手段とを備えることができる。
【０００９】
このように、液面位置を計測したそのときその場で容器の消費時期を知ることが容易であり、携帯性・利便性に優れた可搬式液体検知ユニットとして液化ガスボンベ等の携帯用検針器にも好適に用いることができる。特に、液面位置レベルと検出した日付とを使用者自ら入力することにより、簡易な構成にして液体の消費時期を容易に管理することができる。
【００１０】
例えば、複数個のレベル測定情報（過去の検針データ）から液面位置レベルと検針日との間に近似式を設定し、その近似式から現在の液体の残容量がゼロとなって容器の交換や液体の充填が必要となる消費時期を予測（推測）することが可能になる。なお、消費時期の予測値は上記残量表示手段にて表示することが可能である。
【００１１】
また、上記課題を解決するために、本発明の可搬式液体検知ユニットは、
液体を収容した容器を被測定系として、その容器の側壁部外面に沿って移動可能に使用される可搬式液体検知ユニットであって、
前記被測定系を励振するための測定用超音波ビームを前記容器の厚さ方向に出力するとともに、前記被測定系からの残響超音波及び前記被測定系における反射超音波の受信も可能な超音波送受信面を含む超音波トランスジューサを有し、前記液体の液面位置を前記容器の外部から検出可能な液面位置検出手段と、
前記容器の側壁部外面に定められた測定開始位置を起点としてその側壁部外面における上下方向の移動距離を計測するための移動距離測定手段と、
前記液面位置検出手段によって検出された液面位置と、前記移動距離測定手段によって計測された移動距離とに基づき、前記容器に収容された液体の残容量を液面位置レベルとして表示する残量表示手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
このような可搬式液体検知ユニットには、容器の側壁部外面に沿って移動することにより、液面位置検出手段の測定用超音波ビームによって検出された液面位置と、移動距離測定手段によって計測された移動距離とに基づき、液体の残容量を液面位置レベルとして表示する残量表示手段が備えられている。したがって、液体の残容量や消費時期（すなわち、容器の交換時期や液体の充填時期）の表示が簡便に行なえ、利便性に優れた可搬式液体検知ユニットを構成することができる。特に、測定用超音波ビームによって液面位置を計測するとともに、移動距離測定手段によって上下方向の移動距離を計測するので、液体の残容量（液面位置レベル）の測定精度の向上に伴って、液化ガスボンベ等の消費時期の予測精度も向上する。
【００１３】
またこの場合にも、液面位置検出手段と移動距離測定手段とによって検出された液面位置レベルを、その液面位置レベルが検出された日付と関連付けてレベル測定情報として記憶する記憶手段を備えることができる。このように、レベル測定情報（液面位置レベル及び検出した日付）を記憶手段に記憶することにより、容器の交換や液体の充填が必要となる消費時期の予測・管理が容易になる。
【００１４】
さらに、記憶手段に記憶された複数個のレベル測定情報から液体の残容量が所定量以下となる消費時期を予測する予測手段を備えることができる。このような予測手段を備えることにより、複数個のレベル測定情報において、液面位置レベルのデータと検出した日付のデータとの間の相関関係より導かれる近似式等から液体の消費時期を高精度で予測することができる。なお、この場合にも、消費時期の予測値は上記残量表示手段にて表示することが可能である。
【００１５】
具体的には、移動距離測定手段は、容器の側壁部外面に接触して回転する回転ローラの相対回転角度を検出し、
液面位置検出手段は、超音波トランスジューサが反射超音波又は残響超音波を受信することによって液面位置を検出し、
回転ローラの相対回転角度の検出と液面位置の検出とを同時に実行する場合がある。
【００１６】
このような場合には、回転ローラの相対回転角度検出によって液体検知ユニットの移動距離を高精度で測定することができるとともに、超音波式の液面位置検出手段によって液面位置を高精度で検出できる。しかも、回転ローラの相対回転角度の検出と液面位置の検出とを（例えば、同期させることにより）同時に実行することによって、液面位置レベルを短時間で精度よく検出することができる。なお、回転ローラの相対回転角度を検出するために、移動距離測定手段としてロータリエンコーダ、ロータリポテンショメータ等を用いることができる。
【００１７】
例えば、移動距離測定手段は、回転ローラの回転方向を検出する回転方向検出手段を有し、その回転方向検出手段で検出された回転方向によって、液面位置の検出が液無しから液有りに移行する状態で行なわれるか液有りから液無しに移行する状態で行なわれるかを識別することができる。このように、回転方向検出手段によって回転ローラの回転方向を検出するようにすれば、容器の側壁部外面において移動距離を計測する際に、移動距離測定手段を上（液無し）から下（液有り）へ移動する場合と、同じく下（液有り）から上（液無し）へ移動する場合とを識別して液面位置レベルの検出誤差を抑制することができる。
【００１８】
あるいは、液面位置の検出が、液無しから液有りに移行する際の反射超音波情報又は残響超音波情報によって判定される場合、測定開始位置から測定時の液面位置に至るまでの間、液面位置検出手段は超音波トランスジューサからの測定用超音波ビームの出力を停止することができる。このように、測定開始位置から測定時の液面位置に至るまで液面位置の検出に関与しないので、液面位置検出手段（超音波トランスジューサ）からの測定用超音波ビームの出力を停止することによって、液面位置の誤検出を防止できるとともに消費電力を抑制し省エネルギー化を推進することができる。
【００１９】
他方、液面位置の検出が、液有りから液無しに移行する際の反射超音波情報又は残響超音波情報によって判定される場合、液面位置検出手段は液面位置の検出以降、前記超音波トランスジューサからの測定用超音波ビームの出力を停止することができる。このように、液面位置の検出以降液面位置の検出に関与しないので、液面位置検出手段（超音波トランスジューサ）からの測定用超音波ビームの出力を停止することによって、液面位置の誤検出を防止できるとともに消費電力を抑制し省エネルギー化を推進することができる。
【００２０】
そして、移動距離測定手段は、容器の側壁部外面に定められた測定開始位置を起点とし、その側壁部外面における上下方向の終点までの全行程移動距離を計測して容器の高さを測定するとともに、その全行程移動距離の中途位置にて液面位置を検出し、
残量表示手段は、全行程移動距離と液面位置までの移動距離とに応じて液体の残容量を液面位置レベルとして表示することができる。
【００２１】
このように、移動距離測定手段によって起点から終点までの全行程の移動距離を測定し、併せて液面位置までの移動距離をその間に同時測定できる。したがって、１回の測定結果から、全行程移動距離（すなわち容器の高さ）と液面位置までの移動距離（すなわち液無し領域又は液有り領域の高さ）との比をとれば、容器のサイズにかかわらず、その容器における現状の液面位置レベル（液体の残容量）が直ちに得られる。
【００２２】
ところで、これらの可搬式液体検知ユニットは容器の側壁部外面に沿って移動可能であり、超音波トランスジューサは被測定系からの残響超音波及び被測定系における反射超音波の受信も可能である。したがって、液面位置検出手段は、側壁透過内面反射超音波検出方式（容器の側壁を透過し反対側の容器側壁の内面で反射した超音波を検出する方式）及び残響超音波検出方式（被測定系からの残響超音波を検出する方式）のいずれの液体検知ユニット（すなわち超音波レベル計（液面計））にも備えることができる。
【００２３】
例えば、容器が金属タンクであり、超音波トランスジューサは金属タンクの金属側壁部外面に沿って上下方向に移動可能であり、その金属側壁部の厚さ方向に測定用超音波ビームを出力することによって、側壁透過内面反射超音波検出方式及び残響超音波検出方式のいずれの可搬式液体検知ユニットにも適用することができる。この場合、測定適用対象となる金属タンクは、特に鋼鉄製など、内部音響損失の比較的小さい材料で構成されたものとすることができる。また、金属タンクは、車両、船舶ないし航空機（特に、自動車）に搭載された燃料タンクとすることができる。なお、液体として液化ガス（液化石油ガス（ＬＰＧ）や液化天然ガス（ＬＮＧ）などの燃料用液化ガス、液化炭酸ガス、液化アンモニアガス、液体窒素などのボンベ、タンク、コンテナなどが主な用途である）を収容するものとできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（実施例１）
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の可搬式液体検知ユニットによる液面検出の一例を示す外観説明図、図２は図１の容器内部を示す断面説明図である。液化石油ガス（ＬＰＧ）や液化天然ガス（ＬＮＧ）からなる液体Ｌを収容した金属タンク１０（容器）が被測定系２００を構成している。金属タンク１０は鋼鉄製であり、側壁部１０Ｓの壁厚はほぼ一様である。また、底面部１０Ｂ及び天面部１０Ｕの壁厚もほぼ一様である。また、天面部１０Ｕの上部中央には圧力制御弁が組み込まれたガス取出部１１が形成されている。超音波レベル計１００（可搬式液体検知ユニット）によって、金属タンク１０の外側から非接触で液体Ｌの有無又は液面（液表面）の位置ＬＶを検知することができる。
【００２５】
超音波レベル計１００は、液体Ｌを収容した金属タンク１０（被測定系２００）に向けて押圧された形でタンク側壁部１０Ｓの壁部外面１０ａに取り付けられる。そのため、取り付け状態においては、金属タンク１０側に向けて一定の保持力（一般的にはマグネットによる保持力）Ｆが作用している（図２参照）。この超音波レベル計１００は、金属タンク１０の側壁部１０Ｓの壁部外面１０ａに対し、保持力Ｆによって金属タンク１０内の検知対象となる特定の液面位置ＬＶ（液面レベル）に対応した液体検知位置に押圧されて、各液体検知位置における液体Ｌの有無、即ちその液面位置ＬＶに液体Ｌが達しているか否かを検知可能となっている。本実施形態においては、超音波レベル計１００は、金属タンク１０の側壁部１０Ｓを透過し反対側の側壁の内面で反射した超音波を検出する側壁透過内面反射超音波検出方式によって、金属タンク１０内の液体情報（液面位置ＬＶ）を金属タンク１０外から測定できるように構成されている。
【００２６】
なお、超音波レベル計１００は、金属タンク１０の側壁部１０Ｓの壁部外面１０ａに沿って上下方向に移動して液面位置ＬＶを検出可能である。また、壁部外面１０ａには、液面位置ＬＶの測定を容易にするために、最下位液面レベルＬＶ０（すなわち、液体Ｌの残容量ゼロ）と最上位液面レベルＬＶ１０（すなわち、液体Ｌの満量充填）との間を１０等分した液面レベルＬＶ０〜ＬＶ１０（液面位置レベル）に、それぞれ目印（目盛）が付けてある。したがって、液面位置ＬＶを検出したときの超音波レベル計１００の位置を液面レベルＬＶ０〜ＬＶ１０の目印で読み取って入力することで、液体Ｌの残容量（例えば、液面レベルＬＶ６）を液面検出表示部１０４ｄやスピーカ１０６で報知することができる（図４参照）。ただし、液面位置ＬＶを検出したとき、超音波レベル計１００が液面レベルＬＶ０〜ＬＶ１０の目盛の中間に位置する場合には、補充や交換が余裕を持って行なえるように、安全側の下位の目盛を読み取って入力することが望ましい。超音波レベル計１００を壁部外面１０ａに沿って上から下へ移動する場合、最上位液面レベルＬＶ１０が移動の起点（測定開始位置）、最下位液面レベルＬＶ０が移動の終点（測定終了位置）となり、ＬＶ１０からＬＶ０に至る全行程移動距離Ｈが金属タンク１０の高さに相当する。
【００２７】
図３は、可搬式液体検知ユニット（超音波レベル計）の構成例をその電気的構成とともに示す模式図である。超音波レベル計１００は、ユーザーが手で保持可能な樹脂等で構成されたケース体３を有し、その先端内部に円柱状の超音波トランスジューサ１（超音波出力部；反射超音波検出部；液面位置検出手段）がはめ込まれて（収納配置されて）いる。超音波送信面１ａ（超音波放出面）となる超音波トランスジューサ１の前端面は、ケース体３の前端に形成された開口内に位置し、その超音波送信面１ａに密着する形で、超音波トランスジューサ１よりやや小径で円柱状の音響インピーダンス整合層２が取り付けられている。
【００２８】
音響インピーダンス整合層２は、超音波トランスジューサ１（圧電セラミック）とタンク側壁部１０Ｓ（鋼鉄）との中間（望ましくは両者の幾何学平均値）の音響インピーダンスを有する。また、音響インピーダンス整合層２の、超音波送信面１ａとの密着側とは反対側の先端面２ａが、ケース体３の外部に露出して金属タンク１０の側壁部１０Ｓの壁部外面１０ａと接触する容器接触面を構成する。音響インピーダンス整合層２は、先端面２ａ（容器接触面）がタンク側壁部１０Ｓに押し付けられたときに追従変形してその壁部外面１０ａに密着できるように、柔軟弾性材料（例えば、シリコーン樹脂）にて構成されている。
【００２９】
超音波トランスジューサ１は、駆動回路１０１からの駆動電圧の印加により測定用超音波ビームＳＷを送出する超音波送出機能と、反射超音波の受信により電気信号（受信信号）を信号処理回路１０３に出力する超音波受信機能（反射超音波検出機能）とを複合して備える。具体的には、板厚方向に分極処理された圧電セラミック振動板１ｖと、圧電セラミック振動板１ｖの各主表面を覆う形で圧電セラミック振動板１ｖを挟んで対向形成された電極対１ｅ，１ｅとを備える。この電極対１ｅ，１ｅは、測定用超音波ビームＳＷの送信駆動時には圧電セラミック振動板１ｖを超音波振動させるための駆動電圧が印加される駆動電極となり、反射超音波の受信時には圧電セラミック振動板１ｖの振動に伴う電気信号を出力する出力電極となる。これら電極対１ｅ，１ｅと、駆動回路１０１及び信号処理回路１０３との接続切り替えは切替スイッチ１０１ｓにより行なわれる。
【００３０】
駆動回路１０１は、出力周波数が可変に構成された発振回路（ここでは、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator））１０１ｂと、その発振回路１０１ｂの出力を増幅して圧電セラミック振動板１ｖへ駆動信号として出力する主回路（アンプ）１０１ａとを有する。発振回路１０１ｂの出力周波数は、周波数設定部１０２から入力される周波数指示電圧に応じて変更される。
【００３１】
上記の駆動回路１０１、切替スイッチ１０１ｓ、周波数設定部１０２、信号処理回路１０３は、これらの動作シーケンス制御を司るマイコン１０７（液面検出制御手段）に接続されている。また、マイコン１０７には入力部１０５と表示部１０４も接続されている。入力部１０５は押しボタンスイッチやキーボードなどで構成され、液体検知の開始トリガー操作や、周波数設定処理に使用される。また、表示部１０４は液体有無の検出判定結果等を視覚的に出力するものであり、例えばＬＥＤ点灯部として構成されている。さらに、スピーカ１０６は、液体有無の検出判定結果等を音響的に出力するものである。
【００３２】
図４は、可搬式液体検知ユニット（超音波レベル計）の入力部及び表示部の構成例を示す説明図である。入力部１０５は、液面レベルＬＶ０〜ＬＶ１０を検出した日付を人為的に入力する日付入力手段と、金属タンク１０のボンベサイズ（例えば、Ｌ，Ｍ，Ｓサイズ）を人為的に入力するボンベ入力手段と、液面レベルＬＶ０〜ＬＶ１０を人為的に入力するレベル入力手段とを含む。
【００３３】
具体的には、入力部１０５は、４位置切り替え式のメインスイッチ１０５ａと、押しボタン式の測定開始・終了兼用スイッチ１０５ｂと、押しボタン式の選択スイッチ１０５ｃと、押圧方向切り替え式の入力スイッチ１０５ｄと、押しボタン式の確定スイッチ１０５ｅとを含む。
【００３４】
メインスイッチ１０５ａは、すべての操作を中止する「切」位置を挟んで一方側（例えば右側）に、超音波トランスジューサ１によって液面レベルＬＶ０〜ＬＶ１０を検出し、検出した日付及びボンベサイズとともにレベル測定情報として記憶する「測定」位置が設けられている。「切」位置を挟んで他方側（例えば左側）に、過去に検出したレベル測定情報を表示部１０４に表示する「履歴」位置と、複数個のレベル測定情報から液体Ｌの残容量が最下位液面レベルＬＶ０となる消費時期（例えば、金属タンク１０の交換時期や液体Ｌの充填時期）を予測する「予測」位置とが設けられている。測定開始・終了兼用スイッチ１０５ｂは、メインスイッチ１０５ａが「測定」位置にあるとき、１度押すと液面レベルＬＶ０〜ＬＶ１０の検出を開始し、液面レベルＬＶ０〜ＬＶ１０の検出後にもう１度押すと、液面レベルＬＶ０〜ＬＶ１０の検出を終了する。
【００３５】
メインスイッチ１０５ａが「測定」位置にあるとき、選択スイッチ１０５ｃの押圧によって日付表示部１０４ａ、ボンベ表示部１０４ｂ、レベル表示部１０４ｃが順次選択され、入力スイッチ１０５ｄの押圧によって入力内容が増加方向又は減少方向に変更され、確定スイッチ１０５ｅの押圧によって入力内容が確定し記憶される。また、メインスイッチ１０５ａが「履歴」位置にあるとき、選択スイッチ１０５ｃの押圧によって日付表示部１０４ａ、ボンベ表示部１０４ｂ、レベル表示部１０４ｃに表示するレベル測定情報が選択される。
【００３６】
表示部１０４は、年月日をセグメント又はドットにより６桁ＬＥＤ表示する日付表示部１０４ａと、ボンベサイズＬ，Ｍ，Ｓをセグメント又はドットにより１桁ＬＥＤ表示するボンベ表示部１０４ｂと、液面レベルＬＶ０〜ＬＶ１０をセグメント又はドットにより２桁ＬＥＤ表示するレベル表示部１０４ｃと、液面検出の有無を１個のＬＥＤで表示する液面検出表示部１０４ｄとを含む。
【００３７】
次に図５は、可搬式液体検知ユニット（超音波レベル計）の入力部及び表示部の電気的構成を示すブロック図である。超音波レベル計１００のマイコン１０７には、演算装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）１０７ａ（予測手段）、プログラム格納用の読み取り専用記憶装置であるＲＯＭ（Read Only Memory）１０７ｂ、ワークエリアや各種カウンタ等が割り当てられる読み書き可能な記憶装置であるＲＡＭ（Random Access Memory）１０７ｃ（記憶手段）、及び入出力インターフェースであるＩ／Ｏ（Input/Output）１０７ｄを備えており、これらはバス（図示せず）を介して相互に接続されている。
【００３８】
マイコン１０７には、メインスイッチ１０５ａ、測定開始・終了兼用スイッチ１０５ｂ、選択スイッチ１０５ｃ、入力スイッチ１０５ｄ、及び確定スイッチ１０５ｅからの操作信号がそれぞれ入力されている。マイコン１０７には、超音波トランスジューサ１からの液面検出信号も入力されている。
【００３９】
マイコン１０７は、日付表示部１０４ａ、ボンベ表示部１０４ｂ、レベル表示部１０４ｃのＬＥＤをそれぞれ駆動制御してレベル測定情報を表示する。また、マイコン１０７は、液面検出表示部１０４ｄのＬＥＤを駆動制御して液面検出の有無を表示出力するとともに、スピーカ１０６を駆動制御して液面検出の有無を音響出力する。
【００４０】
次に、図６に示す液面検出処理のフローチャートについて、図７の超音波トランスジューサによる超音波の発受信例を表わすタイミングチャートを参照しつつ説明する。まず、マイコン１０７は、Ｓ１にてメインスイッチ１０５ａが「測定」にセットされたかを確認する。メインスイッチ１０５ａが「測定」にセットされているとき（Ｓ１でＹＥＳ）、Ｓ２にて検出日付（例えば、“０７．０９．３０”）を入力し、Ｓ３にてボンベサイズ（例えば、“Ｌ”）を入力する。具体的には、入力スイッチ１０５ｄを操作して日付表示部１０４ａの左２桁（年の欄）に“０７”を表示させる。選択スイッチ１０４ｃを押して中２桁（月の欄）にシフトした後、再び入力スイッチ１０５ｄを操作して“０９”を表示させる。選択スイッチ１０４ｃを押して右２桁（日の欄）にシフトした後、再び入力スイッチ１０５ｄを操作して“３０”を表示させる。さらに、選択スイッチ１０４ｃを押してボンベ表示部１０４ｂにシフトした後、再び入力スイッチ１０５ｄを操作してボンベサイズ“Ｌ”を表示させる。
【００４１】
Ｓ４にて入力部１０５の測定開始・終了兼用スイッチ１０５ｂから測定開始がＯＮ入力されたかを確認する。測定開始がＯＮ入力されると（Ｓ４でＹＥＳ）、Ｓ５にて切替スイッチ１０１ｓが超音波トランスジューサ１を駆動回路１０１に接続する駆動接続状態に切り替わり、駆動回路１０１は周波数設定部１０２で設定された周波数にて駆動交流電圧を超音波トランスジューサ１に印加する。これにより、超音波トランスジューサ１から測定用超音波ビームＳＷが測定実施位置にてタンク側壁部１０Ｓに向け出力され、これを音響励振する。次に、Ｓ６にて切替スイッチ１０１ｓは超音波トランスジューサ１を信号処理回路１０３に接続する信号検出接続状態に切り替わる。そして、Ｓ７にて超音波トランスジューサ１による音響励振後に、金属タンク１０の側壁部１０Ｓを透過し反対側の側壁の内面で反射して再び側壁部１０Ｓを透過する反射超音波が所定時間Ｔ内に超音波トランスジューサ１で検出されたか否かを確認する。なお、反射超音波の到達時間はマイコン１０７の内蔵クロック等で計測できる。
【００４２】
ところで、図２に示すように、液体Ｌの非存在部（液無し部）では金属タンク１０の側壁部１０Ｓの内側が空隙となり、液体Ｌの存在部（液有り部）では、側壁部１０Ｓの内側に液体Ｌが存在する。一般に金属タンク１０内で媒質となる液体の密度は気体の密度に比して極めて大きい（例えば約１０３倍）。したがって、図７に示すように、液有り部においては、金属タンク１０の側壁部１０Ｓを透過し反対側の側壁の内面で反射して再び側壁部１０Ｓを透過し、超音波トランスジューサ１で検出される。しかし、液無し部では、超音波の拡散によって超音波トランスジューサ１で反射波が検出されない。
【００４３】
図６に戻り、所定時間Ｔ内に反射超音波が超音波トランスジューサ１で検出されれば（Ｓ７でＹＥＳ）、Ｓ８にて表示部１０４の液面検出表示部１０４ｄ及びスピーカ１０６によって液有り出力がなされる（例えば、液面検出表示部１０４ｄが点灯、スピーカ１０６が連続音）。このときＳ９にて、検出された液面レベルを、側壁部１０Ｓの壁部外面１０ａの目盛（図２参照）から読み取り（例えば、液面レベル“ＬＶ６”）、レベル表示部１０４ｃに入力する。具体的には、選択スイッチ１０４ｃを押してレベル表示部１０４ｃにシフトした後、入力スイッチ１０５ｄを操作して液面レベル“６”を表示させる。さらに、Ｓ１０にて、レベル測定情報（日付＝“０７．０９．３０”；ボンベサイズ＝“Ｌ”；液面レベル＝“６”）をＲＡＭ１０７ｃに一括記憶し、Ｓ１１にて測定開始・終了兼用スイッチ１０５ｂから測定終了がＯＮ入力されたかを確認する。測定終了がＯＮ入力されると（Ｓ１１でＹＥＳ）、液面検出処理を終了し、測定終了がＯＮ入力されなければ（Ｓ１１でＮＯ）、Ｓ１２にて警報出力する（例えば、液面検出表示部１０４ｄが赤色点灯、スピーカ１０６が警告音）。
【００４４】
一方、所定時間Ｔ内に反射超音波が超音波トランスジューサ１で検出されなければ（Ｓ７でＮＯ）、Ｓ１３にて表示部１０４の液面検出表示部１０４ｄ及びスピーカ１０６によって液無し出力がなされた後（例えば、液面検出表示部１０４ｄが点滅、スピーカ１０６が断続音）、液面検出処理を終了する。なお、メインスイッチ１０５ａが「測定」にセットされていない場合（Ｓ１でＮＯ）、及び測定開始がＯＮ入力されなかった場合には（Ｓ４でＮＯ）、それぞれそのまま液面検出処理を終了する。
【００４５】
次に、図８に示す情報出力処理のフローチャートについて、図９〜図１１の説明図を参照しつつ説明する。まず、マイコン１０７は、Ｓ２１にてメインスイッチ１０５ａが「履歴」にセットされたかを確認する。メインスイッチ１０５ａが「履歴」にセットされているとき（Ｓ２１でＹＥＳ）、Ｓ２２にて最新のレベル測定情報が表示部１０４に表示される。レベル測定情報は、図９に示すようにＲＡＭ１０７ｃに測定順に記憶されている。したがって、ここではＳ１１（図６）でＲＡＭ１０７ｃに記憶されたレベル測定情報、すなわち日付表示部１０４ａに“０７．０９．３０”、ボンベ表示部１０４ｂに“Ｌ”、レベル表示部１０４ｃに“６”がそれぞれ表示される（図１１（ａ））。
【００４６】
次に、Ｓ２３にて選択スイッチ１０５ｃがＯＮされたかを確認する。選択スイッチ１０５ｃがＯＮされると（Ｓ２３でＹＥＳ）、Ｓ２４にて１つ前のレベル測定情報が表示部１０４に表示される。ここでは図９で２段目に記憶されたレベル測定情報、すなわち日付表示部１０４ａに“０７．０９．２２”、ボンベ表示部１０４ｂに“Ｌ”、レベル表示部１０４ｃに“７”がそれぞれ表示される（図１１（ｂ））。そして、Ｓ２５にて選択スイッチ１０５ｃが２秒以上継続してＯＮ操作されたかを確認し、選択スイッチ１０５ｃ操作が２秒以上継続した場合には（Ｓ２５でＹＥＳ）、情報出力処理を終了する。ただし、選択スイッチ１０５ｃ操作がなかった場合（Ｓ２３でＮＯ）、及び選択スイッチ１０５ｃ操作が２秒未満の場合には（Ｓ２５でＮＯ）、いずれもＳ２１へ戻る。
【００４７】
メインスイッチ１０５ａが「履歴」にセットされていないときには（Ｓ２１でＮＯ）、Ｓ２６にてメインスイッチ１０５ａが「予測」にセットされているかを確認する。メインスイッチ１０５ａが「予測」にセットされていると（Ｓ２６でＹＥＳ）、Ｓ２７にて消費時期の予測情報が表示部１０４に表示される。消費時期の予測情報は、ＲＡＭ１０７ｃに記憶された複数個のレベル測定情報（図９）のうち、液面レベルのデータと検出した日付のデータとの間の相関関係より導かれる近似式から液体Ｌの消費時期を予測する（図１０）。ここでは図１０において近似直線とｘ軸との交点で表わされるレベル測定情報、すなわち日付表示部１０４ａに“０７．１２．０１”、ボンベ表示部１０４ｂに“Ｌ”、レベル表示部１０４ｃに“０”がそれぞれ表示される（図１１（ｃ））。さらにＳ２８にて入力部１０４の他のスイッチ操作があるまで待機し、スイッチ操作がある場合には（Ｓ２８でＹＥＳ）、情報出力処理を終了する。
【００４８】
このように、液体Ｌの残容量や消費時期（すなわち、金属タンク１０の交換時期や液体Ｌの充填時期）の表示が簡便に行なえ、携帯性・利便性に優れた超音波レベル計１００を構成することができる。測定用超音波ビームによって液面位置ＬＶを計測したその場で液化ガスボンベ等の消費時期を知ることが容易であり、超音波レベル計１００をボンベ等の携帯用検針器として用いることができる。また、液面レベルＬＶ０〜ＬＶ１０と検出した日付とを使用者自ら入力することにより、簡易な構成にして液体Ｌの消費時期を容易に管理することができる。
【００４９】
具体的には、複数個のレベル測定情報（過去の検針データ）から液面レベルＬＶ０〜ＬＶ１０と検針日との間に近似式を設定し、その近似式から現在の液体Ｌの残容量がゼロとなって金属タンク１０の交換や液体Ｌの充填が必要となる消費時期を予測（推測）することが可能になる。
【００５０】
（実施例２）
図１２は可搬式液体検知ユニット（超音波レベル計）の入力部及び表示部の他の構成例を示す説明図、図１３はその入力部及び表示部の電気的構成を示す模式図、図１４は液面検出処理の他の例を示すフローチャートである。この実施例の超音波レベル計１００’では、金属タンク１０（容器）の側壁部１０Ｓの壁部外面１０ａに定められた測定開始位置（例えば、最上位液面レベルＬＶ１０）を起点としてその壁部外面１０ａにおける上下方向（例えば、下向き）の移動距離を計測するために、ロータリエンコーダ５（移動距離測定手段）が設けられている。ロータリエンコーダ５は、超音波トランスジューサ１（超音波出力部；反射超音波検出部；液面位置検出手段）による液面位置ＬＶの検出と同時に（同期して）、金属タンク１０の側壁部１０Ｓの壁部外面１０ａに接触して回転する回転ローラ４の相対回転角度を検出する。
【００５１】
ロータリエンコーダ５は、金属タンク１０の最上位液面レベルＬＶ１０を起点とし、側壁部１０Ｓの壁部外面１０ａにおける上下方向の終点（例えば、最下位液面レベルＬＶ０）までの全行程移動距離Ｈ（図２参照）を計測して金属タンク１０の高さを測定しサイズを識別するとともに、その全行程移動距離Ｈの中途位置にて液面位置ＬＶを検出する。したがって、レベル表示部１０４ｃ（残量表示手段）は、全行程移動距離Ｈと液面位置ＬＶまでの移動距離とに応じて液体Ｌの残容量を液面レベルＬＶ０〜ＬＶ１０（液面位置レベル）として表示する。
【００５２】
また、マイコン１０７’（液面検出制御手段）は内蔵クロック１０７ｅを備え、超音波トランスジューサ１による液面位置ＬＶの検出日付をＲＡＭ１０７ｃ（記憶手段）のレベル測定情報（図１１参照）に自動記憶することができる。したがって、入力部１０５’では、入力スイッチ及び確定スイッチが不要になるので、構成が一層簡素になる。
【００５３】
図１４に示す液面検出処理のフローチャートは、図６（実施例１）に代わるものである。まず、マイコン１０７は、Ｓ１にてメインスイッチ１０５ａが「測定」にセットされたかを確認する。メインスイッチ１０５ａが「測定」にセットされているとき（Ｓ１でＹＥＳ）、Ｓ４にて入力部１０５の測定開始・終了兼用スイッチ１０５ｂから測定開始がＯＮ入力されたかを確認する。測定開始がＯＮ入力されると（Ｓ４でＹＥＳ）、Ｓ４１にて起点（最上位液面レベルＬＶ１０）からロータリエンコーダ４が移動距離の測定を開始する。ただし、省エネルギーのため、このとき測定用超音波ビームＳＷはまだ出力されていない。
【００５４】
さらにＳ４２にて前回の液面レベルＬＶ０〜ＬＶ１０に到達したことを確認し（Ｓ４２でＹＥＳ）、Ｓ５にて切替スイッチ１０１ｓが超音波トランスジューサ１を駆動回路１０１に接続する駆動接続状態に切り替わり、駆動回路１０１は周波数設定部１０２で設定された周波数にて駆動交流電圧を超音波トランスジューサ１に印加する。これにより、超音波トランスジューサ１から測定用超音波ビームＳＷが測定実施位置にてタンク側壁部１０Ｓに向け出力され、これを音響励振する。次に、Ｓ６にて切替スイッチ１０１ｓは超音波トランスジューサ１を信号処理回路１０３に接続する信号検出接続状態に切り替わる。そして、Ｓ７にて超音波トランスジューサ１による音響励振後に、金属タンク１０の側壁部１０Ｓを透過し反対側の側壁の内面で反射して再び側壁部１０Ｓを透過する反射超音波が所定時間Ｔ内に超音波トランスジューサ１で検出されたか否かを確認する。なお、反射超音波の到達時間はマイコン１０７の内蔵クロック１０７ｅで計測できる。
【００５５】
所定時間Ｔ内に反射超音波が超音波トランスジューサ１で検出されれば（Ｓ７でＹＥＳ）、Ｓ８にて表示部１０４の液面検出表示部１０４ｄ及びスピーカ１０６によって液有り出力がなされる（例えば、液面検出表示部１０４ｄが点灯、スピーカ１０６が連続音）。なお、省エネルギーのため、以降の測定用超音波ビームＳＷの出力は停止される。同時に、Ｓ８１にてこのときのロータリエンコーダ４の出力から液面レベルＬＶ０〜ＬＶ１０が測定され、ＲＡＭ１０７ｃ（図９参照）に記憶される。さらに、Ｓ８２にてロータリエンコーダ４が終点（最下位液面レベルＬＶ０）に到達した（すなわち、全行程移動距離Ｈを踏破したか）ことを確認し（Ｓ８２でＹＥＳ）、Ｓ８３にてボンベサイズと計測日付とがＲＡＭ１０７ｃ（図９参照）に記憶されて、液面検出処理を終了する。
【００５６】
一方、所定時間Ｔ内に反射超音波が超音波トランスジューサ１で検出されなければ（Ｓ７でＮＯ）、Ｓ１３にて表示部１０４の液面検出表示部１０４ｄ及びスピーカ１０６によって液無し出力がなされた後（例えば、液面検出表示部１０４ｄが点滅、スピーカ１０６が断続音）、液面検出処理を終了する。なお、メインスイッチ１０５ａが「測定」にセットされていない場合（Ｓ１でＮＯ）、及び測定開始がＯＮ入力されなかった場合には（Ｓ４でＮＯ）、それぞれそのまま液面検出処理を終了する。
【００５７】
このように、測定用超音波ビームＳＷによって液面位置ＬＶを計測するとともに、ロータリエンコーダ５によって上下方向の移動距離を計測するので、液体Ｌの残容量（液面レベルＬＶ０〜ＬＶ１０）の測定精度の向上に伴って、液化ガスボンベ等の消費時期の予測精度も向上する。
【００５８】
この実施例では、液面位置ＬＶの検出が、液無しから液有りに移行する際の反射超音波情報によって判定される（図７参照）。そして測定開始位置（最上位液面レベルＬＶ１０）から測定時の液面位置ＬＶに至るまでの間、超音波トランスジューサ１からの測定用超音波ビームＳＷの出力は停止されるので、液面位置ＬＶの誤検出を防止できるとともに消費電力を抑制し省エネルギー化を推進することができる。
【００５９】
また、ロータリエンコーダ５によって起点（最上位液面レベルＬＶ１０）から終点（最下位液面レベルＬＶ０）までの全行程の移動距離Ｈを測定し、併せて液面位置ＬＶまでの移動距離をその間に同時測定できる。したがって、１回の測定結果から、全行程移動距離Ｈ（金属タンク１０の高さ）と液面位置ＬＶまでの移動距離（液無し領域の高さ）との比をとれば、金属タンク１０のサイズにかかわらず、その金属タンク１０における現状の液面レベルＬＶ０〜ＬＶ１０（液体Ｌの残容量）が直ちに得られる。
【００６０】
なお、実施例２（図１２〜図１４）において、実施例１（図１〜図１１）と共通する機能を有する部分には同一符号を付して説明を省略した。
【００６１】
また、実施例２において、超音波レベル計１００’の移動方向（回転ローラ４の回転方向）の識別は反射超音波検出信号によって行なえるが（図７参照）、ロータリエンコーダ５によって識別することも可能である。さらに、実施例２において、ロータリエンコーダ５によって全行程の移動距離Ｈを測定しない場合には、実施例１と同様に入力スイッチ１０５ｄや確定スイッチ１０５ｅによってボンベサイズの入力を行なってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の可搬式液体検知ユニットによる液面検出の一例を示す外観説明図。
【図２】図１の容器内部を示す断面説明図。
【図３】図１の可搬式液体検知ユニットの構成例をその電気的構成とともに示す模式図。
【図４】可搬式液体検知ユニットの入力部及び表示部の構成例を示す説明図。
【図５】図４の可搬式液体検知ユニットの入力部及び表示部の電気的構成を示すブロック図。
【図６】液面検出処理を示すフローチャート。
【図７】液面検出処理において超音波トランスジューサによる超音波の発受信例を表わすタイミングチャート。
【図８】図６に続きデータ出力処理を示すフローチャート。
【図９】レベル測定情報の記憶形態を示す説明図。
【図１０】レベル測定情報に基づく消費時期予測を示す説明図。
【図１１】表示部での表示例を示す説明図。
【図１２】可搬式液体検知ユニットの入力部及び表示部の他の構成例を示す説明図。
【図１３】図１２の可搬式液体検知ユニットの入力部及び表示部の電気的構成を示す模式図。
【図１４】液面検出処理の他の例を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００６３】
１ 超音波トランスジューサ（超音波出力部；反射超音波検出部；液面位置検出手段）
１ａ 超音波送受信面
２ 音響インピーダンス整合層
２ａ 先端面（容器接触面）
３ ケース体
４ 回転ローラ
５ ロータリエンコーダ（移動距離測定手段；回転方向検出手段）
１０ 金属タンク（容器）
１０Ｓ タンク側壁部（容器壁部）
１０ａ タンクの壁部外面（容器の壁部外面）
１００ 超音波レベル計（可搬式液体検知ユニット）
１０４ 表示部
１０４ａ 日付表示部
１０４ｂ ボンベ表示部
１０４ｃ レベル表示部（残量表示手段）
１０４ｄ 液面検出表示部
１０５ 入力部
１０５ａ メインスイッチ
１０５ｂ 測定開始・終了兼用スイッチ
１０５ｃ 選択スイッチ（レベル入力手段；日付入力手段；ボンベ入力手段）
１０５ｄ 入力スイッチ（レベル入力手段；日付入力手段；ボンベ入力手段）
１０５ｅ 確定スイッチ（レベル入力手段；日付入力手段；ボンベ入力手段）
１０６ スピーカ
１０７ マイコン（液面検出制御手段）
１０７ａ ＣＰＵ（予測手段）
１０７ｃ ＲＡＭ（記憶手段）
１０７ｅ 内蔵クロック（日付確定手段）
２００ 被測定系
Ｈ 全行程移動距離（容器の高さ）
Ｌ 液体
ＬＶ 液面（液表面）位置
ＬＶ０〜ＬＶ１０ 液面レベル（液面位置レベル）
ＳＷ 測定用超音波ビーム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を収容した容器を被測定系として、その容器の側壁部外面に沿って移動可能に使用される可搬式液体検知ユニットであって、
前記被測定系を励振するための測定用超音波ビームを前記容器の厚さ方向に出力するとともに、前記被測定系からの残響超音波及び前記被測定系における反射超音波の受信も可能な超音波送受信面を含む超音波トランスジューサを有し、前記液体の液面位置を前記容器の外部から検出可能な液面位置検出手段と、
その液面位置検出手段によって検出された液面位置に基づき、前記容器に収容された液体の残容量を液面位置レベルで表示する残量表示手段とを備えることを特徴とする可搬式液体検知ユニット。
【請求項２】
前記液面位置レベルを人為的に入力するレベル入力手段と、
前記液面位置レベルが検出された日付を人為的に入力する日付入力手段と、
入力された液面位置レベルと日付とを関連付けてレベル測定情報として記憶する記憶手段と、
その記憶手段に記憶された複数個のレベル測定情報から前記液体の残容量が所定量以下となる消費時期を予測する予測手段とを備える請求項１に記載の可搬式液体検知ユニット。
【請求項３】
液体を収容した容器を被測定系として、その容器の側壁部外面に沿って移動可能に使用される可搬式液体検知ユニットであって、
前記被測定系を励振するための測定用超音波ビームを前記容器の厚さ方向に出力するとともに、前記被測定系からの残響超音波及び前記被測定系における反射超音波の受信も可能な超音波送受信面を含む超音波トランスジューサを有し、前記液体の液面位置を前記容器の外部から検出可能な液面位置検出手段と、
前記容器の側壁部外面に定められた測定開始位置を起点としてその側壁部外面における上下方向の移動距離を計測するための移動距離測定手段と、
前記液面位置検出手段によって検出された液面位置と、前記移動距離測定手段によって計測された移動距離とに基づき、前記容器に収容された液体の残容量を液面位置レベルとして表示する残量表示手段とを備えることを特徴とする可搬式液体検知ユニット。
【請求項４】
前記液面位置検出手段と移動距離測定手段とによって検出された液面位置レベルを、その液面位置レベルが検出された日付と関連付けてレベル測定情報として記憶する記憶手段を備える請求項３に記載の可搬式液体検知ユニット。
【請求項５】
前記記憶手段に記憶された複数個のレベル測定情報から前記液体の残容量が所定量以下となる消費時期を予測する予測手段を備える請求項４に記載の可搬式液体検知ユニット。
【請求項６】
前記移動距離測定手段は、前記容器の側壁部外面に接触して回転する回転ローラの相対回転角度を検出し、
前記液面位置検出手段は、前記超音波トランスジューサが反射超音波又は残響超音波を受信することによって前記液面位置を検出し、
前記回転ローラの相対回転角度の検出と前記液面位置の検出とが同時に実行される請求項３ないし５のいずれか１項に記載の可搬式液体検知ユニット。
【請求項７】
前記移動距離測定手段は、前記回転ローラの回転方向を検出する回転方向検出手段を有し、その回転方向検出手段で検出された回転方向によって、前記液面位置の検出が液無しから液有りに移行する状態で行なわれるか液有りから液無しに移行する状態で行なわれるかを識別する請求項６に記載の可搬式液体検知ユニット。
【請求項８】
前記液面位置の検出が、液無しから液有りに移行する際の反射超音波情報又は残響超音波情報によって判定される場合、前記測定開始位置から前回測定時の液面位置に至るまでの間、前記液面位置検出手段は前記超音波トランスジューサからの測定用超音波ビームの出力を停止する請求項３ないし６のいずれか１項に記載の可搬式液体検知ユニット。
【請求項９】
前記液面位置の検出が、液有りから液無しに移行する際の反射超音波情報又は残響超音波情報によって判定される場合、前記液面位置検出手段は前記液面位置の検出以降、前記超音波トランスジューサからの測定用超音波ビームの出力を停止する請求項３ないし６のいずれか１項に記載の可搬式液体検知ユニット。
【請求項１０】
前記移動距離測定手段は、前記容器の側壁部外面に定められた測定開始位置を起点とし、その側壁部外面における上下方向の終点までの全行程移動距離を計測して前記容器の高さを測定するとともに、その全行程移動距離の中途位置にて前記液面位置を検出し、
前記残量表示手段は、前記全行程移動距離と前記液面位置までの移動距離とに応じて前記液体の残容量を液面位置レベルとして表示する請求項３ないし９のいずれか１項に記載の可搬式液体検知ユニット。
【請求項１】
液体を収容した容器を被測定系として、その容器の側壁部外面に沿って移動可能に使用される可搬式液体検知ユニットであって、
前記被測定系を励振するための測定用超音波ビームを前記容器の厚さ方向に出力するとともに、前記被測定系からの残響超音波及び前記被測定系における反射超音波の受信も可能な超音波送受信面を含む超音波トランスジューサを有し、前記液体の液面位置を前記容器の外部から検出可能な液面位置検出手段と、
その液面位置検出手段によって検出された液面位置に基づき、前記容器に収容された液体の残容量を液面位置レベルで表示する残量表示手段とを備えることを特徴とする可搬式液体検知ユニット。
【請求項２】
前記液面位置レベルを人為的に入力するレベル入力手段と、
前記液面位置レベルが検出された日付を人為的に入力する日付入力手段と、
入力された液面位置レベルと日付とを関連付けてレベル測定情報として記憶する記憶手段と、
その記憶手段に記憶された複数個のレベル測定情報から前記液体の残容量が所定量以下となる消費時期を予測する予測手段とを備える請求項１に記載の可搬式液体検知ユニット。
【請求項３】
液体を収容した容器を被測定系として、その容器の側壁部外面に沿って移動可能に使用される可搬式液体検知ユニットであって、
前記被測定系を励振するための測定用超音波ビームを前記容器の厚さ方向に出力するとともに、前記被測定系からの残響超音波及び前記被測定系における反射超音波の受信も可能な超音波送受信面を含む超音波トランスジューサを有し、前記液体の液面位置を前記容器の外部から検出可能な液面位置検出手段と、
前記容器の側壁部外面に定められた測定開始位置を起点としてその側壁部外面における上下方向の移動距離を計測するための移動距離測定手段と、
前記液面位置検出手段によって検出された液面位置と、前記移動距離測定手段によって計測された移動距離とに基づき、前記容器に収容された液体の残容量を液面位置レベルとして表示する残量表示手段とを備えることを特徴とする可搬式液体検知ユニット。
【請求項４】
前記液面位置検出手段と移動距離測定手段とによって検出された液面位置レベルを、その液面位置レベルが検出された日付と関連付けてレベル測定情報として記憶する記憶手段を備える請求項３に記載の可搬式液体検知ユニット。
【請求項５】
前記記憶手段に記憶された複数個のレベル測定情報から前記液体の残容量が所定量以下となる消費時期を予測する予測手段を備える請求項４に記載の可搬式液体検知ユニット。
【請求項６】
前記移動距離測定手段は、前記容器の側壁部外面に接触して回転する回転ローラの相対回転角度を検出し、
前記液面位置検出手段は、前記超音波トランスジューサが反射超音波又は残響超音波を受信することによって前記液面位置を検出し、
前記回転ローラの相対回転角度の検出と前記液面位置の検出とが同時に実行される請求項３ないし５のいずれか１項に記載の可搬式液体検知ユニット。
【請求項７】
前記移動距離測定手段は、前記回転ローラの回転方向を検出する回転方向検出手段を有し、その回転方向検出手段で検出された回転方向によって、前記液面位置の検出が液無しから液有りに移行する状態で行なわれるか液有りから液無しに移行する状態で行なわれるかを識別する請求項６に記載の可搬式液体検知ユニット。
【請求項８】
前記液面位置の検出が、液無しから液有りに移行する際の反射超音波情報又は残響超音波情報によって判定される場合、前記測定開始位置から前回測定時の液面位置に至るまでの間、前記液面位置検出手段は前記超音波トランスジューサからの測定用超音波ビームの出力を停止する請求項３ないし６のいずれか１項に記載の可搬式液体検知ユニット。
【請求項９】
前記液面位置の検出が、液有りから液無しに移行する際の反射超音波情報又は残響超音波情報によって判定される場合、前記液面位置検出手段は前記液面位置の検出以降、前記超音波トランスジューサからの測定用超音波ビームの出力を停止する請求項３ないし６のいずれか１項に記載の可搬式液体検知ユニット。
【請求項１０】
前記移動距離測定手段は、前記容器の側壁部外面に定められた測定開始位置を起点とし、その側壁部外面における上下方向の終点までの全行程移動距離を計測して前記容器の高さを測定するとともに、その全行程移動距離の中途位置にて前記液面位置を検出し、
前記残量表示手段は、前記全行程移動距離と前記液面位置までの移動距離とに応じて前記液体の残容量を液面位置レベルとして表示する請求項３ないし９のいずれか１項に記載の可搬式液体検知ユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００９−１０９２３８（Ｐ２００９−１０９２３８Ａ）
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７９３５１（Ｐ２００７−２７９３５１）
【出願日】平成１９年１０月２６日（２００７．１０．２６）
【出願人】（０００００６９３２）リコーエレメックス株式会社 (708)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月２６日（２００７．１０．２６）
【出願人】（０００００６９３２）リコーエレメックス株式会社 (708)
【Ｆターム（参考）】
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