JP2019053031A - Liquid level detector - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、超音波センサを用いてタンク内の液面の高さを検出する液面検出装置に関する。 The present disclosure relates to a liquid level detection device that detects the height of a liquid level in a tank using an ultrasonic sensor.
特許文献1には、タンク内の液面に向けて超音波を発信し、反射波を受信するまでの時間差に基づいて液面の位置を検出する液面検出装置が開示されている。超音波は、超音波発振素子から発射されて液面まで形成された伝播経路内を進み、液面で反射した後再び伝播経路内を進んで超音波発振素子に受信される。伝播経路は、筒状に成型された金属または樹脂などにより形成されている。
伝播経路を内側に区画する部材(以下、経路形成体)は、軽量化等を目的として樹脂によって形成されうる。しかし、樹脂と液体との境界面における超音波の反射率は、樹脂、液体、および金属における音響インピーダンスの関係により、金属と液体との境界面における超音波の反射率より低い傾向にある。故に、樹脂で形成された経路形成体は、金属で形成された経路形成体と比較して、伝播経路から経路形成体の外側に向かう超音波の反射率が低くなる。この結果、伝播経路から経路形成体を通過して外部に超音波が漏れ易くなる。従って、超音波センサの受信する超音波の強度が低下し、正確な液面検出が困難となるおそれがあった。 A member (hereinafter referred to as a path forming body) that divides the propagation path on the inside can be formed of a resin for the purpose of weight reduction or the like. However, the reflectance of the ultrasonic wave at the boundary surface between the resin and the liquid tends to be lower than the reflectance of the ultrasonic wave at the boundary surface between the metal and the liquid due to the relationship between the acoustic impedances of the resin, the liquid, and the metal. Therefore, the path forming body formed of resin has a lower reflectance of the ultrasonic wave from the propagation path to the outside of the path forming body than the path forming body formed of metal. As a result, the ultrasonic wave easily leaks from the propagation path through the path forming body. Therefore, the intensity of the ultrasonic wave received by the ultrasonic sensor is lowered, and there is a possibility that accurate liquid level detection becomes difficult.
本開示は、経路形成体を樹脂で形成した場合であっても、超音波センサの受信する超音波の強度低下を抑制可能な液面検出装置の提供を目的とする。 An object of the present disclosure is to provide a liquid level detection device capable of suppressing a decrease in intensity of ultrasonic waves received by an ultrasonic sensor even when a path forming body is formed of a resin.
上記目的は独立請求項に記載の特徴の組み合わせにより達成され、また、下位請求項は、本開示の更なる有利な具体例を規定する。特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。 The above object is achieved by a combination of features described in the independent claims, and the subclaims define further advantageous embodiments of the present disclosure. Reference numerals in parentheses described in the claims indicate a correspondence relationship with specific means described in the embodiments described later as one aspect, and do not limit the technical scope of the present disclosure. .
上記目的を達成するための本開示は、超音波を用いてタンク(10)内に収容された液体(11)の液面(12)の高さ(Lh)を検出する液面検出装置(100、200、300、400、500)であって、超音波を発射し、液面により反射された超音波を受信する超音波センサ(111)と、超音波センサと液面との間で超音波を伝播するための伝播経路(121)を内側に区画する管形状の経路形成体(120、220)と、を備え、経路形成体は、樹脂により形成されて経路形成体の壁の内部に気体を保持した気密室(131、151、241、261、331、351)を区画する中空部(130、150、240、260、330、350、430)を有する。 This indication for achieving the above-mentioned object is a liquid level detection device (100) which detects the height (Lh) of the liquid level (12) of the liquid (11) accommodated in the tank (10) using ultrasonic waves. 200, 300, 400, 500) which emits ultrasonic waves and receives ultrasonic waves reflected by the liquid surface, and ultrasonic waves between the ultrasonic sensor and the liquid surface A pipe-shaped path forming body (120, 220) that divides a propagation path (121) for propagating the inside of the pipe, and the path forming body is formed of resin and gas is formed inside the wall of the path forming body. It has the hollow part (130, 150, 240, 260, 330, 350, 430) which divides the airtight chamber (131, 151, 241, 261, 331, 351) which hold | maintained.
以上の構成によれば、伝播経路を内側に区画する経路形成体は、中空部を有している。中空部は、樹脂により形成されている。中空部は、気体を保持した気密室を管形状の経路形成体の壁内部に区画している。ここで、気体と樹脂との境界面では、気体と樹脂との音響インピーダンスの差により超音波の反射率が実質的に100%となる。故に、伝播経路から経路形成体の壁内部を通過して外側に向かう超音波が、中空部を形成する樹脂と気密室に保持されている気体との境界面で反射される。この結果、中空部において伝播経路から経路形成体の外部への超音波の漏れが抑制される。従って、経路形成体を樹脂で形成した場合であっても、超音波センサの受信する超音波の強度低下が抑制される。 According to the above structure, the path | route formation body which divides a propagation path inside has a hollow part. The hollow part is formed of resin. The hollow part partitions the airtight chamber holding the gas inside the wall of the tube-shaped path forming body. Here, at the interface between the gas and the resin, the reflectance of the ultrasonic wave is substantially 100% due to the difference in acoustic impedance between the gas and the resin. Therefore, ultrasonic waves that pass from the propagation path to the outside through the inside of the wall of the path forming body are reflected at the interface between the resin forming the hollow portion and the gas held in the hermetic chamber. As a result, leakage of ultrasonic waves from the propagation path to the outside of the path forming body is suppressed in the hollow portion. Therefore, even when the path forming body is formed of resin, a decrease in the intensity of the ultrasonic wave received by the ultrasonic sensor is suppressed.
以下、本開示の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態の説明において、対応する構成要素には同一番号の符号を付して重複する説明を省略する場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分については先に説明した実施形態を適用できる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりでなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても部分的に構成を組み合わせることも可能である。 Hereinafter, a plurality of embodiments of the present disclosure will be described based on the drawings. In the description of each embodiment, corresponding constituent elements may be denoted by the same reference numerals and redundant description may be omitted. When only a part of the configuration is described, the embodiment described above can be applied to the other parts of the configuration. Further, not only the combination of configurations explicitly described in the description of each embodiment, but also the configuration can be partially combined even if it is not explicitly described if there is no problem in the combination.
<第一実施形態>
本開示の第一実施形態による液面検出装置100は、図1および図2に示すように液面検出システム1に用いられている。液面検出システム1は、タンク10内に収容されている液体11の液面12の高さLh(後述する図6を参照)を検出する。タンク10は、例えば液体11としてガソリンなどの燃料を収容している車両用の燃料タンクである。以下の説明において、液面12の姿勢は、タンク10の配置された姿勢により定まる水平方向と実質的に平行であって、傾斜などは生じていないとする。液面検出システム1は、液面検出装置100に加えて、制御装置20を備えている。
<First embodiment>
The liquid
液面検出装置100は、タンク10の床面13に設置されている。液面検出装置100は、リードワイヤ15により制御装置20と電気的に接続されている。液面検出装置100は、センサ部110と、経路形成体120とを備えている。
The liquid
センサ部110は、制御装置20からリードワイヤ15を介して入力される駆動信号に従って超音波を発射する。センサ部110は、超音波を受信し、超音波の受信状況を示す受信信号を制御装置20にリードワイヤ15を介して出力する。超音波の発射および受信は、超音波センサ111により実施される。センサ部110は、上述の超音波センサ111に加えて、ケース112、ケース蓋113、リード線114、および防振ゴム116を備えている。
The
超音波センサ111は、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等の圧電体により円板形状に形成されている。圧電体は、電圧が印加されると変形する一方、外部から力を受けると受けた力に比例する電圧を発生する性質を有する物質である。超音波センサ111は、電圧の印加により例えば1MHzの超音波を発射する。超音波センサ111は、厚み方向を液面12と実質的に平行とする姿勢でタンク10内に配置されている。超音波センサ111の両面には、電極115が形成されている。
The
各電極115の間には、制御装置20からの駆動信号により電圧が印加される。各電極115の間に印加された電圧により、超音波センサ111は振動して厚み方向に超音波を発射する。従って、超音波センサ111はタンク10内で液面12と実質的に平行な方向に超音波を発射する。また、超音波の受信などに伴う超音波センサ111の振動により、各電極115の間の電圧は、超音波センサ111の振動の振幅に比例した振幅で振動する。従って各電極115の間の電圧は、超音波の受信に伴い超音波の強度に比例した振幅で振動する。各電極115の間の電圧は、受信信号として制御装置20に出力される。
A voltage is applied between the
ケース112は、液体11により変形および変質を生じにくい樹脂により、一端を開口した有底の略円筒形状に形成されている。ケース112は、ケース蓋113と合わせて超音波センサ111等を内側に収容し、センサ部110の外観形状を形成している。ケース112の中心軸線は、超音波センサ111の中心軸線と実質的に一致している。ケース112の底板の内側面は、超音波センサ111の一面の全体と接触している。超音波センサ111による超音波は、ケース112の底板を介して発射される。
The
ケース蓋113は、ケース112と同様の樹脂により板状に形成されている。ケース蓋113は、ケース112の開口を覆って超音波センサ111等を内側に収容している。
The
リード線114は、ケース蓋113を貫通する配置の導線である。リード線114は、ケース112の内側に配置されている超音波センサ111の各電極115と、ケース112の外側に配置されているリードワイヤ15とを電気的に接続している。リード線114により、リードワイヤ15を介して駆動信号として入力される電圧が各電極115に印加される。リード線114により、各電極115間に生じている電圧が受信信号としてリードワイヤ15を介して出力される。
The
防振ゴム116は、合成ゴムなどのエラストマにより円柱形状に形成されている。防振ゴム116は、超音波センサ111とケース蓋113との間に、超音波センサ111の厚み方向に沿って延伸する姿勢で配置されている。防振ゴム116は、超音波センサ111からケース蓋113への振動の伝達を抑制している。
The
経路形成体120は、内側に伝播経路121を形成した管形状である。伝播経路121は、水平パイプ130、第一金属筒142、反射板141、第二金属筒143、および垂直パイプ150により区画されている空間である。伝播経路121は、超音波センサ111側の一端であるセンサ端1211から、超音波センサ111から離間した側の一端である上端1212まで延伸している。伝播経路121は、超音波センサ111と液面12との間で超音波を伝播する。経路形成体120は、上述の水平パイプ130、第一金属筒142、反射板141、第二金属筒143、および垂直パイプ150に加えて、固定部材140、および天板160を備えている。
The
水平パイプ130は、両端を開口した略円筒状に形成されている。水平パイプ130は、ケース112の底面外側から、ケース112の中心軸線に沿って延伸している。従って水平パイプ130の内側では、超音波センサ111により発射された超音波が、液面12と実質的に平行な方向に伝播する。水平パイプ130には、基準壁部1311が形成されている。基準壁部1311は、超音波センサ111から実質的に一定の距離で、超音波センサ111からの超音波の一部を超音波センサ111に向けて反射する。水平パイプ130および基準壁部1311の詳細な構成は後述する。
The
第一金属筒142は、ステンレス鋼材などの金属材料により両端を開口した円筒形状に形成されている。第一金属筒142の内径は、水平パイプ130両端の開口のうちケース112と離間した一方の開口における内径と実質的に一致している。第一金属筒142は、水平パイプ130の両端の開口のうちケース112と離間した一方の開口から、ケース112の軸方向に沿って延伸する姿勢である。従って、超音波センサ111から水平パイプ130の内側を通過した超音波は、続けて第一金属筒142の内側を液面12と実質的に平行な方向に伝播する。
The
反射板141は、第一金属筒142と同様の金属材料により板状に形成されている。反射板141は、第一金属筒142の両端の開口のうち、超音波センサ111と離間した一方の開口に面している。反射板141に対する第一金属筒142の中心軸線の角度は、約45度となっている。タンク10内への配置により、反射板141の第一金属筒142に面した一面は、液面12に対して約45度傾斜した姿勢で液面12と対向している。従って反射板141は、第一金属筒142の内側を液面12に平行な方向に伝播した超音波を、液面12に実質的に垂直で液面12に向かう方向に反射する。また反射板141は、液面12に対して垂直な下方向に進む超音波を、水平パイプ130の内側に向けて反射する。
The
第二金属筒143は、第一金属筒142と同様の金属材料により円筒形状に形成されている。第二金属筒143の内径は、第一金属筒142の内径と実質的に一致している。第二金属筒143の中心軸線は、第一金属筒142の中心軸線に垂直な姿勢である。第二金属筒143の一端の開口は、反射板141の両面のうち、第一金属筒142に面した一面に面している。反射板141に対する第二金属筒143の中心軸線の角度は、約45度となっている。第二金属筒143は、中心軸線を液面12に対して垂直とし、反射板141に面した一端を下側とする姿勢でタンク10内に配置されている。従って以下の説明では、第二金属筒143の延伸方向に沿った方向であって、反射板141に面した一端から他端に向かう方向を上方向として説明する場合がある。また第二金属筒143の延伸方向に沿った方向であって、他端から一端に向かう方向を下方向として説明する場合がある。またこの姿勢により、第二金属筒143の内側では、超音波が液面12と実質的に垂直な方向に伝播する。
The
垂直パイプ150は、両端を開口した略円筒状に形成されている。垂直パイプ150は、液面12に対して垂直な方向に沿って第二金属筒143の他端側から液面12に向けて延伸している。従って垂直パイプ150の内側では、第二金属筒143の内側を液面12と実質的に垂直な方向に伝播した超音波が、引き続き液面12と実質的に垂直な方向に伝播する。垂直パイプ150の詳細な構成は後述する。
The
固定部材140は、ケース112と同様の樹脂により、屈曲した管状に形成されている。固定部材140は、第一金属筒142、反射板141、および第二金属筒143を互いの位置関係を維持して内側に保持している。固定部材140は、水平パイプ130と第一金属筒142との位置関係を維持して水平パイプ130と接続されている。固定部材140は、例えば溶着などにより水平パイプ130と接続されている。固定部材140は、垂直パイプ150と第二金属筒143との位置関係を維持して垂直パイプ150と接続されている。固定部材140は、例えば溶着などにより垂直パイプ150と接続されている。従って固定部材140は、第一金属筒142、反射板141、および第二金属筒143に加えて、水平パイプ130、および垂直パイプ150を互いの位置関係を維持して固定している。
The fixing
天板160は、第一金属筒142と同様の金属材料により円板状に形成されている。天板160の外径は、垂直パイプ150の内径と実質的に一致している。天板160は、垂直パイプ150の上端に、垂直パイプ150の軸方向に垂直な姿勢で配置されている。天板160は、垂直パイプ150の開口のうち、上端側の開口を閉塞している。
The
天板160の表面における超音波の反射率は、ほぼ100%である。また図3に示すように、天板160では、超音波の実質的に全てが垂直パイプ150の延伸する方向に反射される。このため、垂直パイプ150の延伸する方向に対する天板160の超音波の反射率はほぼ100%である。一方、図3に示すように、垂直パイプ150の内部における液面12は、表面張力により湾曲している。このため超音波の一部は、液面12の外縁にて、垂直パイプ150の延伸する方向に対して傾斜した方向に反射される。これにより、垂直パイプ150の内部にて、垂直パイプ150の延伸する方向に対する液面12の超音波の反射率は、湾曲していない液面12による反射率よりも低下している。例えば、垂直パイプ150の内部における液面12の反射率は、80〜90%となる。従って、垂直パイプ150の延伸する方向に対する天板160による超音波の反射率は、垂直パイプ150の内部における液面12の反射率よりも高い。
The reflectance of the ultrasonic wave on the surface of the
制御装置20は、液面検出装置100を制御して液面12の高さLhを検出する機能を有する電子制御装置である。制御装置20は、タンク10の外部などに設けられている。制御装置20は、図4に示すように駆動部21、増幅部22、検波部23、比較部24、検出部25、および天板判断部26としての機能を有している。
The
駆動部21は、図5に示すパルス状の電圧を駆動信号として液面検出装置100に入力する。駆動信号は、リードワイヤ15およびリード線114を介して各電極115に印加される。駆動信号の印加により、超音波センサ111は超音波を発射する。
The drive unit 21 inputs the pulse voltage shown in FIG. 5 to the liquid
増幅部22は、液面検出装置100より出力された受信信号を増幅して図5に示す増幅信号とする。受信信号は、超音波センサ111による超音波の受信時に、超音波の強度に比例した振幅で振動する。従って増幅信号は、超音波センサ111による超音波の受信時に、超音波の強度に比例した振幅で振動する。
The
検波部23は、増幅信号を半波整流して図5に示す検波信号とする。検波信号は、超音波センサ111による超音波の受信時に、超音波の強度に比例した電圧となる。
The
比較部24は、検波信号の電圧をあらかじめ設定された閾値Thと比較して図5に示した比較信号を出力する。比較信号は、閾値Thに対する検波信号の大小を二値で表している。閾値Thは、液面12または基準壁部1311で反射した超音波の受信とノイズとを判別するための値である。比較信号は、超音波の受信などに伴う超音波センサ111の振動の有無を示している。
The
図5の比較信号が示している超音波センサ111の振動の状況を説明する。比較信号は、時刻t1から時刻t2まで、時刻t3から時刻t4まで、および時刻t5から時刻t6までの期間において、超音波センサ111の振動の発生を示している。時刻t1から時刻t2においては、駆動信号の入力により超音波センサ111は振動して超音波を発射している。時刻t3から時刻t4においては、超音波センサ111は、基準壁部1311により反射された超音波により振動している。時刻t5から時刻t6においては、超音波センサ111は、液面12により反射された超音波により振動している。従って、時刻t1から時刻t3までの時間は、超音波の基準距離の往復に要した基準往復時間を示している。基準距離は、超音波センサ111と基準壁部1311との間の距離である。また、時刻t1から時刻t5までの時間は、超音波の液面距離の往復に要した液面往復時間を示している。液面距離は、超音波センサ111と液面12との間の距離である。
The vibration state of the
検出部25は、比較信号に基づいて液面12の高さLhを検出する。ここで、液体11中において、超音波の速度は実質的に一定である。故に、基準距離と液面距離との比は、基準往復時間と液面往復時間の比と実質的に一致する。検出部25は、まず基準往復時間に対する液面往復時間の比を算出する。続けて検出部25は、算出された時間の比を基準距離に乗算することにより液面距離を求める。検出部25は、求められた液面距離から、超音波センサ111と反射板141との距離を差し引いた値を液面12の高さLhとして検出する。
The
天板判断部26は、天板160による超音波の反射を判断する。天板判断部26の作動を図5および図6に沿って説明する。超音波は、伝播する距離の増加に従って強度が低下する。このため図5に示した時刻t5から時刻t6における増幅信号の振幅のピーク値Whは、検出部25により検出される液面12の高さLhの増加に従って低下する傾向にある。液面12で超音波が反射した場合、高さLhに対するピーク値Whは図6のグラフG1で示される。
The top
ここで、天板160は、伝播経路121における液面12よりも高い反射率で超音波を反射する。このため、天板160で超音波が反射している場合、液面12よりも反射された超音波の強度低下が抑制される。これにより、天板160で超音波が反射した場合、高さLhに対するピーク値Whは、グラフG1よりも高い傾向にあるグラフG2で示される。
Here, the
天板判断部26は、高さLhに対するピーク値Whの関係を示す点の位置に基づいて天板160による超音波の反射を判断する。天板判断部26は高さLhに対するピーク値Whの関係を示す点がグラフG2上の位置である場合に、超音波が天板160により反射されていると判断する。
The top
例えば、液面12の高さLhのうち図6の所定高さLh1に対するピーク値Wh1の対応関係を示す点P1は、グラフG2上に位置する。このような場合に、天板判断部26により超音波が天板160で反射されていると判断される。超音波は、液面12の高さLhが天板160の高さより上となっている場合に天板160で反射する。従って、天板判断部26は、液面12の高さLhのうち液面検出装置100で検出可能な高さより上に液面12が位置している旨を判断可能である。
For example, the point P1 indicating the correspondence relationship of the peak value Wh1 with respect to the predetermined height Lh1 in FIG. 6 in the height Lh of the
次に、経路形成体120が有する水平パイプ130および垂直パイプ150の構成をより詳細に説明する。
Next, the structure of the
図1および図7に示す水平パイプ130は、液体11により変質を生じにくく、変形しにくい硬質の樹脂により形成されている。水平パイプ130は、例えばポリアセタール樹脂(POM)により形成されている。水平パイプ130は、筒壁の内部に水平気密室131を区画している。水平パイプ130は、水平気密室131を区画するための水平内周壁132、水平外周壁133、水平蓋部134、および水平補強壁135を有している。
The
水平気密室131は、水平内周壁132と水平外周壁133との間に、水平パイプ130の延伸する方向に沿って延伸する略円筒形状の空間である。水平気密室131は、経路形成体120の管形状の一部を形成している水平パイプ130の壁内部に区画されている。水平パイプ130の水平気密室131には、窒素、ヘリウム、アルゴン、空気などの気体が保持されている。
The horizontal
水平内周壁132は、円形断面の筒状に形成されている。水平内周壁132の厚さ寸法は、例えば1.2mmである。水平内周壁132は、一端から他端に向かうにしたがって内径および外径を小さくした形状である。水平内周壁132の一端側の外径は、ケース112の外径と実質的に等しい。水平内周壁132は、一端側の開口でケース112の底面外側を覆っている。従って、水平内周壁132の内径および外径は、ケース112から離れるにしたがって小さくなっている。水平内周壁132の中心軸線は、水平パイプ130の中心軸線と実質的に一致している。従って水平内周壁132は、液面検出装置100の設置により液面12と実質的に平行な方向に延伸している。水平内周壁132の内周面は、水平パイプ130の内周面を形成している。水平内周壁132には、基準壁部1311および内側ビード1322が形成されている。
The horizontal inner
基準壁部1311は、水平内周壁132の内径および外径を段階的に小さくすることに形成されている段差状の壁部である。基準壁部1311は、円環板状に形成されている。基準壁部1311の中心軸線は、ケース112の中心軸線と実質的に一致している。基準壁部1311は、超音波センサ111から所定の距離に位置している。従って基準壁部1311は、超音波センサ111から所定の距離において、超音波の一部を超音波センサ111に向けて反射する。
The
内側ビード1322は、図8に示すように、水平内周壁132の両端面のうちケース112から離間した側の端面を部分的に突出させて形成されている。内側ビード1322は、水平内周壁132の全周にわたって形成された円環状の突起である。
As shown in FIG. 8, the
水平外周壁133は、円筒形状に形成されている。水平外周壁133の内径は、水平内周壁132の一端側の外径およびケース112の外径と実質的に等しい。水平外周壁133の軸方向の長さ寸法は、水平内周壁132の軸方向の長さ寸法とケース112の軸方向の長さ寸法とを合計した長さ寸法と実質的に等しい。水平外周壁133は、ケース112の軸方向に沿って延伸している。水平外周壁133は、ケース112の開口からケース112の底面に向かって延伸し、水平内周壁132の他端側の開口まで延伸している。水平外周壁133は、ケース112および水平内周壁132の外周を覆う配置である。従って水平外周壁133は、液面検出装置100の設置により液面12に水平な方向に沿って延伸する姿勢となっている。水平外周壁133の内径は、ケース112から離れても実質的に一定である。従って、水平内周壁132の外周面と水平外周壁133の内周面との隙間の径方向の寸法は、ケース112から離れるにしたがって大きくなっている。水平外周壁133は、例えば水平内周壁132と一体に成型されることにより水平内周壁132の外周面のうち一端側の一部と接続されている。水平外周壁133には、外側ビード1331が形成されている。
The horizontal outer
外側ビード1331は、図8に示すように、水平外周壁133の両端面のうちケース112から離間した側の端面を部分的に突出させて形成されている。外側ビード1331は、水平外周壁133の全周にわたって形成された円環状の突起である。
As shown in FIG. 8, the
水平蓋部134は、円環板状に形成されている。水平蓋部134の内径は、水平内周壁132のケース112と離間した側の内径と実質的に等しい。水平蓋部134の外径は、水平外周壁133の外径と実質的に等しい。水平蓋部134の中心軸線は、水平パイプ130の中心軸線と実質的に一致している。水平蓋部134の両面のうちケース112側の一面には、水平外周壁133および水平内周壁132の両端のうち、ケース112と離間した側の一端が接続されている。具体的には、水平蓋部134のケース112側の一面に内側ビード1322および外側ビード1331を溶着することにより、水平蓋部134に水平外周壁133および水平内周壁132が接続されている。
The
水平補強壁135は、板状に形成されている。水平補強壁135の両面は、水平パイプ130の周方向を向いた姿勢である。水平補強壁135は、水平内周壁132と水平外周壁133との間にて、周方向において実質的に等間隔な6か所に配置されている。各水平補強壁135は、水平内周壁132の外周面、および水平外周壁133の内周面と接続されている。従って、各水平補強壁135は、水平内周壁132および水平外周壁133を接続している。各水平補強壁135は、例えば水平内周壁132および水平外周壁133と一体に成型されることにより接続されている。
The horizontal reinforcing
図1、図9、図10、および図11に示す垂直パイプ150は、水平パイプ130と同様の樹脂により形成されている。垂直パイプ150は、筒壁の内部に垂直気密室151を区画している。
The
垂直気密室151は、垂直内周壁152、垂直外周壁153、上端蓋部154、下端蓋部155、および垂直補強壁156により区画されている空間である。垂直気密室151は、垂直内周壁152と垂直外周壁153との間に、垂直パイプ150の延伸する方向に沿って延伸する略円筒形状である。垂直気密室151は、経路形成体120の管形状の一部を形成している垂直パイプ150の壁内部に区画されている。従って垂直気密室151は、経路形成体120の管形状の壁内部に区画されている。垂直気密室151には、水平気密室131と同様に窒素、ヘリウム、アルゴン、空気などの気体が保持されている。垂直パイプ150は、上述した垂直内周壁152、垂直外周壁153、上端蓋部154、下端蓋部155、および垂直補強壁156を有している。
The vertical
垂直内周壁152は、円筒状に形成されている。垂直内周壁152の壁面の厚さ寸法は、例えば1.2mmである。垂直内周壁152の内径は、第二金属筒143の内径と実質的に一致している。垂直内周壁152の中心軸線は、第二金属筒143の中心軸線と実質的に一致している。従って垂直内周壁152は、液面検出装置100の設置により液面12と実質的に垂直な方向に延伸している。垂直内周壁152の内周面は、垂直パイプ150の内周面を形成している。
The vertical inner
垂直外周壁153は、円筒形状に形成されている。垂直外周壁153の内径は、例えば垂直内周壁152の外径より2〜4mm大きい。垂直外周壁153の軸方向の長さ寸法は、垂直内周壁152の軸方向の長さ寸法と実質的に等しい。垂直外周壁153は、垂直内周壁152の外周を覆う配置である。従って垂直外周壁153と垂直内周壁152との間には、垂直気密室151としての1〜2mmの隙間が形成されている。また垂直外周壁153は、液面検出装置100の設置により液面12に垂直な方向に沿って延伸する姿勢となっている。
The vertical outer
上端蓋部154は、円環板状に形成されている。上端蓋部154の内径は、垂直内周壁152の内径と実質的に等しい。上端蓋部154の外径は、垂直外周壁153の外径と実質的に等しい。上端蓋部154の中心軸線は、垂直内周壁152の中心軸線と実質的に一致している。上端蓋部154の下方向の一面には、垂直外周壁153および垂直内周壁152の上方向の一端が接続されている。上端蓋部154は、例えば垂直内周壁152および垂直外周壁153と一体に成型されることで接続されている。上端蓋部154は、垂直パイプ150の上端を形成している。従って上端蓋部154の内側には、天板160が内嵌されている。上端蓋部154の上方向の一面には、連通溝1541が形成されている。
The
連通溝1541は、径方向に延伸している。連通溝1541は、周方向において実質的に等間隔な2か所に形成されている。連通溝1541の深さ寸法は、天板160の厚さ寸法よりも1〜2mm大きい。これにより、天板160が内嵌された状態において、連通溝1541のうち天板160よりも下の部分は、垂直パイプ150の内側と外側とを連通している。
The
下端蓋部155は、円環板状に形成されている。下端蓋部155の内径は、垂直内周壁152の内径と実質的に等しい。下端蓋部155の外径は、垂直外周壁153の外径と実質的に等しい。下端蓋部155の中心軸線は、垂直内周壁152の中心軸線と実質的に一致している。下端蓋部155の上方向の一面には、垂直外周壁153および垂直内周壁152の下方向の一端が接続されている。例えば下端蓋部155は、溶着などにより垂直外周壁153および垂直内周壁152と接続されている。
The lower
垂直補強壁156は、板状に形成されている。垂直補強壁156の両面は、垂直パイプ150の周方向を向いた姿勢である。垂直補強壁156は、垂直内周壁152と垂直外周壁153との間にて、周方向において実質的に等間隔な6か所に配置されている。各垂直補強壁156は、垂直内周壁152の外周面、および垂直外周壁153の内周面と接続されている。従って、各垂直補強壁156は、垂直内周壁152および垂直外周壁153を接続している。各垂直補強壁156は、例えば垂直内周壁152および垂直外周壁153と一体に成型されることにより接続されている。
The vertical reinforcing wall 156 is formed in a plate shape. Both surfaces of the vertical reinforcing wall 156 are oriented in the circumferential direction of the
[第一実施形態のまとめ]
以上、説明した第一実施形態によれば、伝播経路121を内側に区画する経路形成体120は、水平パイプ130および垂直パイプ150を有している。水平パイプ130および垂直パイプ150は、それぞれ樹脂により形成されている。水平パイプ130および垂直パイプ150は、それぞれ気体を保持している水平気密室131および垂直気密室151を筒形状の壁内部に区画している。
[Summary of First Embodiment]
As described above, according to the first embodiment described above, the
ここで、気体と樹脂との境界面では、気体と樹脂との音響インピーダンスの差により超音波の反射率が実質的に100%となる。具体的には、異なる媒質の境界面における超音波の反射率Rpは、下記の式1に、下記の表1に示す各媒質の音響インピーダンスZ1およびZ2を代入することにより得られる。
例えば、式1にPOMおよび空気の音響インピーダンスZをそれぞれZ1およびZ2として代入することにより得られるPOMおよび空気の境界面の反射率は、99.95%となる。故に、水平パイプ130の内側から壁内部を通過して外側に向かう超音波は、水平パイプ130を形成する樹脂と水平気密室131に保持されている気体との境界面で反射される。同様に、垂直パイプ150の内側から壁内部を通過して外側に向かう超音波は、垂直パイプ150を形成する樹脂と垂直気密室151に保持されている気体との境界面で反射される。この結果、水平パイプ130および垂直パイプ150において、伝播経路121から経路形成体120の外部への超音波の漏れが抑制される。従って、水平パイプ130および垂直パイプ150を樹脂で形成した場合であっても、超音波センサ111の受信する超音波の強度低下が抑制される。
For example, the reflectance of the interface between the POM and air obtained by substituting the acoustic impedance Z of POM and air as Z1 and Z2 in
加えて第一実施形態では、水平気密室131が水平内周壁132および水平外周壁133の間に筒状に設けられていることにより、水平気密室131の内周面による超音波の反射方向は、水平内周壁132の内周面による超音波の反射方向と実質的に一致する。また、垂直気密室151が垂直内周壁152および垂直外周壁153の間に筒状に設けられていることにより、垂直気密室151の内周面による超音波の反射方向は、垂直内周壁152の内周面による超音波の反射方向と実質的に一致する。これらの結果、水平パイプ130および垂直パイプ150により反射される超音波の拡散が抑制される。従って液面検出装置100は、超音波センサ111の受信する超音波の強度低下をより抑制可能である。
In addition, in the first embodiment, since the horizontal
さらに第一実施形態では、水平補強壁135による水平内周壁132と水平外周壁133との接続によれば、水平パイプ130の剛性が高まる。また、垂直補強壁156による垂直内周壁152と垂直外周壁153との接続によれば、垂直パイプ150の剛性が高まる。これらの結果、水平パイプ130および垂直パイプ150は、液体11等からの入力に対して弾性変形し難くなる。従って、伝播経路121の形状変化が抑制されるため、液面検出の精度が高く維持される。
Furthermore, in the first embodiment, the connection between the horizontal inner
加えて第一実施形態では、水平内周壁132および垂直内周壁152の厚さが1.2mmである。ここで、音響インピーダンスZ1の媒質から、音響インピーダンスZ2で厚さtの壁状の媒質に超音波が入射する場合の反射率Rpは、以下の式2に、k=Z1/Z2を代入することで得られる。
厚さtが超音波の半波長の整数倍である場合、壁状の媒質は共振して反射率Rpを実質的に0とする。例えば、ガソリンからPOMに入射する場合の反射率Rpは、POMの壁の厚さtにより図12のグラフG3およびG4のように変化する。ただし、グラフG3は20°Cの場合であり、グラフG4は60°Cの場合である。20°CのPOMにおける音速は、表1に示したようにおよそ2400m/sである。このため、POMにおける1Mhzの超音波の波長は2.4mmである。グラフG3では、半波長の整数倍であるt=1.2mmおよびT=2.4mmにおいて反射率Rpが実質的に0となっている。 When the thickness t is an integral multiple of the half wavelength of the ultrasonic wave, the wall-shaped medium resonates and the reflectance Rp is substantially zero. For example, the reflectance Rp in the case of entering the POM from gasoline changes as shown by the graphs G3 and G4 in FIG. 12 depending on the thickness t of the POM wall. However, the graph G3 is a case of 20 ° C, and the graph G4 is a case of 60 ° C. The sound speed at 20 ° C. POM is approximately 2400 m / s as shown in Table 1. For this reason, the wavelength of 1 Mhz ultrasonic waves in POM is 2.4 mm. In the graph G3, the reflectance Rp is substantially 0 at t = 1.2 mm and T = 2.4 mm which are integral multiples of a half wavelength.
このように、水平内周壁132および垂直内周壁152は、超音波の半波長の整数倍の厚さであるため、超音波により共振して内周面での反射を抑制されている。この結果、超音波は主として筒状の水平気密室131および垂直気密室151の各内周面で反射される。これにより、経路形成体120により反射される超音波の拡散がより抑制される。従って液面検出装置100は、超音波センサ111の受信する超音波の強度低下をさらに抑制可能である。
As described above, since the horizontal inner
加えて第一実施形態の水平パイプ130には、基準壁部1311が形成されている。基準壁部1311は、伝播経路121の中間にて、超音波センサ111から実質的に一定の距離で超音波の一部を反射する。故に、検出部25は、基準壁部1311により反射された超音波の往復時間、および基準壁部1311までの距離により、超音波の速度変化を補正して液面12の高さLhを検出可能である。従って、水平パイプ130を樹脂で形成した場合であっても、液面検出装置100を用いる液面検出システム1は液面12の高さLhを精度よく検出可能である。
In addition, a
また第一実施形態の上端蓋部154には、連通溝1541が形成されている。連通溝1541を通じた空気の流通により、天板160により伝播経路121の上端を塞がれていても、伝播経路121における液面12の高さLhと経路形成体120の外側における液面12の高さLhとの差が抑制される。また連通溝1541は、伝播経路121の上端を区画する円環板状の上端蓋部154に形成されているため、上端蓋部154により区画されている部分における伝播経路121の延伸する方向に対して傾斜している。故に、伝播経路121を伝播する超音波は、伝播経路121から連通溝1541を通じて経路形成体120の外側に漏れにくい。従って液面検出装置100は、天板160を設けることにより超音波センサ111の受信する超音波の強度低下を抑制しつつ、検出される液面12の高さLhの誤差を抑制可能である。
In addition, a
なお、第一実施形態においては、水平パイプ130および垂直パイプ150が「中空部」に相当する。水平気密室131および垂直気密室151が「気密室」に相当する。水平内周壁132および垂直内周壁152が「内周壁」に相当する。水平外周壁133および垂直外周壁153が「外周壁」に相当する。水平補強壁135および垂直補強壁156が「補強壁」に相当する。上端蓋部154が「上端部」に相当する。連通溝1541が「連通経路」に相当する。
In the first embodiment, the
<第二実施形態>
図13から図15に示す第二実施形態は第一実施形態の変形例である。第二実施形態の液面検出装置200においては、経路形成体220は中空天板260をさらに備えている。さらに、液面検出装置200では、連通溝1541および固定部材240の構成が、第一実施形態と異なっている。また、経路形成体220は、反射板141を有していない。
<Second embodiment>
The second embodiment shown in FIGS. 13 to 15 is a modification of the first embodiment. In the liquid
図13および図14に示す中空天板260は、水平パイプ130と同様の樹脂により円板状の外観形状に形成されている。中空天板260の外径は、垂直パイプ150の外径と実質的に一致している。中空天板260の中心軸線は、垂直パイプ150の中心軸線と実質的に一致している。中空天板260の両面のうち下側の面は、垂直パイプ150の上端と溶着などにより接続されている。この結果、中空天板260は、垂直パイプ150の上端の開口を閉塞している。中空天板260は、円板状の壁内部に天板気密室261区画している。中空天板260は、天板気密室261を区画するための天板底部262と、天板外周壁263と、天板上蓋264とを有している。
The hollow
天板気密室261は、天板底部262と天板上蓋264との間に区画されている円板形状の空間である。天板気密室261の中心軸線は、中空天板260の中心軸線と実質的に一致している。従って、天板気密室261の円板形状の両面は、液面検出装置200の設置により液面12に対して実質的に平行な姿勢となる。天板気密室261には、水平パイプ130と同様に窒素、ヘリウム、アルゴン、空気などの気体が保持されている。
The top plate
天板底部262は、円板形状に形成されている。天板底部262の厚さ寸法は、例えば1.2mmである。天板底部262の外径は、中空天板260の外径に等しい。天板底部262の中心軸線は、中空天板260の中心軸線と実質的に一致している。天板底部262は、垂直パイプ150の上端に、垂直パイプ150の延伸する方向と垂直な姿勢で溶着などにより接続されている。すなわち天板底部262は、中空天板260の下側の面を形成している。
The
天板外周壁263は、円筒形状に形成されている。天板外周壁263の外径は、垂直パイプ150の外径と一致している。天板外周壁263の壁面の径方向の厚さ寸法は、例えば1〜2mmである。天板外周壁263の軸線方向の長さ寸法は、例えば1〜2mmである。天板外周壁263の中心軸線は、中空天板260の中心軸線と実質的に一致している。天板外周壁263は、天板気密室261の外周を囲う配置である。天板外周壁263の両端面のうち下方向の端面は、天板底部262の上方向の面に接続されている。天板外周壁263は、例えば天板底部262と一体に成型されることにより天板底部262と接続されている。
The top plate outer
天板上蓋264は、円板形状に形成されている。天板上蓋264の外径は、垂直パイプ150の外径と実質的に一致している。天板上蓋264の中心軸線は、中空天板260の中心軸線と実質的に一致している。天板上蓋264の下方向の面は、天板外周壁263の上方向の端面と溶着などにより接続されている。
The top plate
連通溝2541は、1〜2mmの深さ寸法で形成されている。垂直パイプ150に中空天板260が接続された状態において、連通溝1541は、中空天板260との間に隙間を形成することにより垂直パイプ150の内側と外側を連通している。
The
図15に示す固定部材240は、水平パイプ130と同様の樹脂により板状の外観形状に形成されている。固定部材240は、第一金属筒142および第二金属筒143を互いの位置関係を維持して内側に保持している。固定部材240は、管形状の壁内部に反射気密室241を区画している。固定部材240は、反射気密室241を区画するための反射内壁242、外周凸部243、および反射蓋部244を備えている。
The fixing
反射気密室241は、固定部材240の管形状の壁内部に区画された板状の空間である。反射気密室241は、反射内壁242と反射蓋部244との間に区画されている。反射気密室241の板形状の一面は、第一金属筒142の水平パイプ130から離間した側の開口、および第二金属筒143の垂直パイプ150から離間した側の開口と対向している。反射気密室241の両面に対する第一金属筒142および第二金属筒143の各中心軸線のなす角度は、それぞれ約45度である。
The reflection
反射内壁242は、板状に形成されている。反射内壁242は、第一金属筒142および第二金属筒143と、反射気密室241との間に形成されている。反射内壁242の両面に対する第一金属筒142および第二金属筒143の各中心軸線のなす角度は、それぞれ約45度である。反射内壁242の第一金属筒142および第二金属筒143に面した一面は、固定部材240の内側の面の一部を形成している。
The reflection
外周凸部243は、断面矩形の略角筒状に形成されている。外周凸部243は、反射内壁242の第一金属筒142および第二金属筒143と離間した一面から反射気密室241の外周を囲うように延伸する配置である。外周凸部243は、例えば反射内壁242の第一金属筒142および第二金属筒143と離間した一面から1〜2mm突出している。
The outer peripheral
反射蓋部244は、板状に形成されている。反射蓋部244は、反射気密室241の反射内壁242と反対側に配置されている。反射蓋部244の一面は、外周凸部243の反射内壁242と離間した端面に溶着などにより接続されている。
The
[第二実施形態のまとめ]
以上、説明した第二実施形態においても、水平パイプ130および垂直パイプ150の壁内部に水平気密室131および垂直気密室151が区画されている。従って、第一実施形態と同様に、水平パイプ130および垂直パイプ150を樹脂で形成した場合であっても、超音波センサ111の受信する超音波の強度低下が抑制される。
[Summary of Second Embodiment]
As described above, also in the second embodiment described above, the horizontal
加えて第二実施形態では、中空天板260および固定部材240の壁内部に天板気密室261および反射気密室241がそれぞれ区画されている。中空天板260の壁内部を上方向に向かう超音波は、中空天板260を構成する樹脂と天板気密室261に保持されている気体との境界面で反射されて下方向に向かう。この結果、中空天板260は、第一実施形態の天板160を代替している。また、第一金属筒142の内側を通過して固定部材240の壁内部に入射した超音波は、固定部材240を形成する樹脂と反射気密室241に保持された気体との境界面で反射されて第二金属筒143の内側に向かう。第二金属筒143の内側を通過して固定部材240の壁内部に入射した超音波は、固定部材240を形成する樹脂と反射気密室241に保持された気体との境界面で反射されて第一金属筒142の内側に向かう。この結果、固定部材240は、第一実施形態の反射板141を代替している。このように、天板160を代替している中空天板260、および反射板141を代替している固定部材240を樹脂で形成した場合であっても、超音波センサ111の受信する超音波の強度低下が抑制される。
In addition, in the second embodiment, the top plate
また垂直パイプ150および第二金属筒143は、水平パイプ130および第一金属筒142に対して実質的に垂直な角度に傾斜した姿勢で固定部材240を介して接続されている。故に、垂直パイプ150および第二金属筒143が液面12に垂直な姿勢で配置された場合、水平パイプ130および第一金属筒142は液面12に垂直な方向に対して実質的に垂直な角度に傾斜した姿勢となる。このような水平パイプ130に基準壁部1311が設けられているため、伝播経路121のうち基準壁部1311と超音波センサ111と間の距離による経路形成体120の高さ寸法の増大が抑制される。従って、液面検出装置200は、反射板141を代替する固定部材240を樹脂で形成した場合であっても、経路形成体120の高さ寸法の増大を抑制して基準壁部1311を形成可能である。
The
また、第二実施形態においても、上端蓋部154には連通溝2541が形成されている。連通溝2541を通じた空気の流通により、中空天板260により伝播経路121を塞がれていても、伝播経路121における液面12の高さLhと経路形成体120の外側の液面12の高さLhとの差が抑制される。また連通溝2541は、伝播経路121の上端1212を区画する筒状の上端蓋部154に形成されているため、伝播経路121の延伸する方向に対して傾斜している。故に、伝播経路121を伝播する超音波は、伝播経路121から連通溝2541を通じて経路形成体120の外側に漏れにくい。従って液面検出装置200は、第一実施形態と同様に超音波センサ111の受信する超音波の強度低下を抑制しつつ、精度よく液面12の高さLhを検出可能である。
Also in the second embodiment, the upper
なお、第二実施形態においては、固定部材240および中空天板260が「中空部」に相当する。反射気密室241および天板気密室261が「気密室」に相当する。固定部材240が「反射壁部」に相当する。中空天板260が「天板壁部」に相当する。伝播経路121のうち、水平パイプ130および第一金属筒142の内側に区画されている部分が「第一区間」に相当する。伝播経路121のうち、第二金属筒143および垂直パイプ150の内側に区画されている部分が「第二区間」に相当する。連通溝2541が「連通経路」に相当する。
In the second embodiment, the fixing
<第三実施形態>
図16に示す第三実施形態は、第一実施形態の別の変形例である。第三実施形態の液面検出装置300においては、水平パイプ330および垂直パイプ350の内部に区画された水平気密室331および垂直気密室351の構成が第一実施形態と異なっている。
<Third embodiment>
The third embodiment shown in FIG. 16 is another modification of the first embodiment. In the liquid
水平気密室331および垂直気密室351には、気体を含んだ発泡樹脂が充填されている。例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロンなどが発泡させた状態で充填されている。
The horizontal
[第三実施形態のまとめ]
以上、説明した第三実施形態によれば、水平気密室331および垂直気密室351に気体を含んだ状態の発泡樹脂が充填されている。この態様でも、伝播経路121から経路形成体120の壁内部を通過して外側に向かう超音波が、発泡樹脂に含まれている気体と樹脂との境界面にて反射される。この結果、水平気密室331および垂直気密室351において伝播経路121から経路形成体120の外部への超音波の漏れが抑制される。従って、超音波センサ111の受信する超音波の強度低下が抑制される。なお、第三実施形態においては、水平パイプ330および垂直パイプ350が「中空部」に相当し、水平気密室331および垂直気密室351が「気密室」に相当する。
[Summary of third embodiment]
As described above, according to the third embodiment described above, the horizontal
<第四実施形態>
図17および図18に示す第四実施形態は、第一実施形態の別の変形例である。第四実施形態の液面検出装置400においては、水平パイプ430は基準金属板4311をさらに有している。
<Fourth embodiment>
The fourth embodiment shown in FIGS. 17 and 18 is another modification of the first embodiment. In the liquid
基準金属板4311は、第一金属筒142と同様の金属材料により円環板形状に形成されている。基準金属板4311の内径は、基準壁部1311の内径に等しい。基準金属板4311の外径は、基準壁部1311の外径に等しい。基準金属板4311の中心軸線は、基準壁部1311の中心軸線と実質的に一致している。基準金属板4311は、水平内周壁132に内嵌されている。基準金属板4311の超音波センサ111と離間した側の一面は、基準壁部1311の超音波センサ111側の面と接している。
The
[第四実施形態のまとめ]
以上、説明した第四実施形態においても、水平パイプ430および垂直パイプ150の壁内部に水平気密室131および垂直気密室151が区画されている。従って第一実施形態と同様に、水平パイプ430および垂直パイプ150を樹脂で形成した場合であっても、超音波センサ111の受信する超音波の強度低下が抑制される。
[Summary of Fourth Embodiment]
As described above, also in the fourth embodiment described above, the horizontal
また、第四実施形態においては、基準金属板4311がさらに設けられている。基準金属板4311は、超音波センサ111から所定の距離において、超音波センサ111から発射された超音波を超音波センサ111に向けて反射する。従って、第四実施形態においては、基準金属板4311は基準壁部1311を代替している。なお、第四実施形態においては、水平パイプ430が「中空部」に相当する。
In the fourth embodiment, a
<第五実施形態>
図19および図20に示す第五実施形態は、第一実施形態の別の変形例である。第五実施形態の液面検出装置500においては、金属筒142、143が設けられていない。これに応じてパイプ130、150同士は、各々の周方向の一部では直接的に、また各々の周方向の残部では反射板141および固定部材140を介して、互いに接続されている。水平パイプ130にて水平気密室131を間に挟む水平内周壁532および水平外周壁533と、垂直パイプ150にて垂直気密室151を間に挟む垂直内周壁552および垂直外周壁553とは、電磁シールド性を有する樹脂によって形成されている。これら周壁532、533、552、553を形成する樹脂は、例えばステンレス鋼などの金属粉末を、ポリアセタールなどの樹脂ベースに分散含有させてなる。これにより、特に各外周壁533、553は、壁外部に対して壁内部を電磁シールド可能、即ち電磁ノイズを低減または遮断可能となっている。
<Fifth embodiment>
The fifth embodiment shown in FIGS. 19 and 20 is another modification of the first embodiment. In the liquid
さらに液面検出装置500において、超音波の受信状況を示す受信信号が超音波センサ111から出力されるリードワイヤ515は、水平パイプ130側から垂直パイプ150側へ気密室131、151をこの順で貫通している。これにより、タンク10外の制御装置20との電気接続されるリードワイヤ515は、気密室131、151に跨って配置されている。リードワイヤ515は、垂直パイプ150の上端蓋部154において連通溝1541を迂回した箇所を貫通することで、制御装置20との接続側部分515aのみをタンク10内に露出させている。上端蓋部154におけるリードワイヤ515の貫通箇所には、シール部材が介装されている。このシール部材は、ゴム材または接着材などにより形成されることで、垂直気密室151の内部を外部に対してシールしている。
Further, in the liquid
[第五実施形態のまとめ]
以上、説明した第五実施形態によると、内周壁532、552と外周壁533、553との間の気密室131、151にリードワイヤ515が配置される。故に、超音波の受信状況を示す受信信号が超音波センサ111から出力されるリードワイヤ515では、液面12の高さLhに対応する受信信号が低電流の信号となっても、気密室131、151外部の電磁ノイズが外周壁533、553により遮られ得る。これにより、液面検出の精度を確保することが可能となる。
[Summary of fifth embodiment]
As described above, according to the fifth embodiment described above, the
さらに第五実施形態によると、電磁シールド性を有する樹脂により形成された外周壁533、553は、気密室131、151外部の電磁ノイズを、気密室131、151内部のリードワイヤ515に対して低減または遮断することができる。これによれば、リードワイヤ515を流れる受信信号が低電流の信号に電磁ノイズが重畳するのを抑制して、液面検出の精度を高めることが可能となる。なお、第五実施形態においては、水平外周壁533および垂直外周壁553が「外周壁」に相当し、リードワイヤ515が「センサ配線」に相当する。
Furthermore, according to the fifth embodiment, the outer
以上、本開示の実施形態を説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の変形例も本開示の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。 As mentioned above, although embodiment of this indication was described, this indication is not limited to the above-mentioned embodiment, and the following modification is also included in the technical scope of this indication, and also a summary other than the following is given. Various modifications can be made without departing from the scope.
<変形例1>
第一、第二、第四および第五実施形態に関する変形例1では、水平パイプ130、430および垂直パイプ150は、軟質のエラストマまたは軟質の樹脂などにより形成される。こうした変形例1の水平パイプ130、430および垂直パイプ150には、水平気密室131および垂直気密室151に保持した気体の圧力によってはタンク10内において変形の生じにくい剛性が、与えられる。
<
In the first modification relating to the first, second, fourth and fifth embodiments, the
<変形例2>
第三実施形態に関する変形例2では、水平パイプ330および垂直パイプ350は、発泡樹脂により形成される。こうした変形例2の水平パイプ330および垂直パイプ350を形成する発泡樹脂においては、含んでいる気体の樹脂に対する比率が、部分によって異ならされる。具体的には、水平内周壁132、水平外周壁133、水平蓋部134、垂直内周壁152、垂直外周壁153、上端蓋部154、および下端蓋部155に相当する領域部分では、水平気密室331および垂直気密室351に相当する領域部分よりも、含まれる気体の比率が小さくされる。
<
In the
<変形例3>
第五実施形態に関する変形例3では、外周壁533、553のみ、または内周壁132、152のみ、電磁シールド性を有する樹脂によって形成される。
<Modification 3>
In the third modified example related to the fifth embodiment, only the outer
<変形例4>
第一〜第四実施形態および変形例1,2に関する変形例5では、第五実施形態および変形例3のうちいずれかが組み合わされる。
<Modification 4>
In the fifth modification relating to the first to fourth embodiments and the first and second modifications, any one of the fifth embodiment and the third modification is combined.
10:タンク、 100、200、300、400、500:液面検出装置、 11:液体、 15、515:リードワイヤ(リード配線)、 12:液面、 111:超音波センサ、 120、220:経路形成体、 121:伝播経路、 130、330、430:水平パイプ(中空部)、 131、331:水平気密室(気密室)、 132、532:水平内周壁(内周壁)、 1311:基準壁部、 133、533:水平外周壁(外周壁)、 135:水平補強壁(補強壁)、 150、350:垂直パイプ(中空部)、 151、351:垂直気密室(気密室)、 152、552:垂直内周壁(内周壁)、 153、553:垂直外周壁(外周壁)、 154:上端蓋部(上端部)、 156:垂直補強壁(補強壁)、 240:固定部材(中空部、反射壁部)、 241:反射気密室(気密室)、 260:中空天板(中空部、天板壁部)、 261:天板気密室(気密室)、 1541、2541:連通溝(連通経路) 10: Tank, 100, 200, 300, 400, 500: Liquid level detection device, 11: Liquid, 15, 515: Lead wire (lead wiring), 12: Liquid level, 111: Ultrasonic sensor, 120, 220: Path Formed body, 121: propagation path, 130, 330, 430: horizontal pipe (hollow part), 131, 331: horizontal airtight chamber (airtight room), 132, 532: horizontal inner peripheral wall (inner peripheral wall), 1311: reference wall part 133, 533: horizontal outer peripheral wall (outer peripheral wall), 135: horizontal reinforcing wall (reinforcing wall), 150, 350: vertical pipe (hollow part), 151, 351: vertical airtight chamber (airtight chamber), 152, 552: Vertical inner peripheral wall (inner peripheral wall), 153, 553: Vertical outer peripheral wall (outer peripheral wall), 154: Upper end lid (upper end), 156: Vertical reinforcing wall (reinforcing wall), 240: Fixing member ( Hollow part, reflection wall part), 241: reflection airtight chamber (airtight room), 260: hollow top plate (hollow part, top plate wall part), 261: top plate airtight room (airtight room), 1541, 2541: communication groove ( Communication route)
Claims (11)
前記超音波を発射し、前記液面により反射された前記超音波を受信する超音波センサ(111)と、
前記超音波センサと前記液面との間で前記超音波を伝播するための伝播経路(121)を内側に区画する管形状の経路形成体(120、220)と、を備え、
前記経路形成体は、樹脂により形成されて前記経路形成体の壁の内部に気体を保持した気密室(131、151、241、261、331、351)を区画する中空部(130、150、240、260、330、350、430)を有する液面検出装置。 A liquid level detection device (100, 200, 300, 400, 500) that detects the height (Lh) of the liquid level (12) of the liquid (11) contained in the tank (10) using ultrasonic waves. And
An ultrasonic sensor (111) for emitting the ultrasonic wave and receiving the ultrasonic wave reflected by the liquid surface;
A tube-shaped path forming body (120, 220) that divides a propagation path (121) for propagating the ultrasonic wave between the ultrasonic sensor and the liquid surface inside,
The path forming body is formed of a resin and has hollow portions (130, 150, 240) that define airtight chambers (131, 151, 241, 261, 331, 351) that hold gas inside the walls of the path forming body. 260, 330, 350, 430).
前記気密室は、前記内周壁および前記外周壁の間に筒状に設けられる請求項1に記載の液面検出装置。 The hollow portion defines a cylindrical inner peripheral wall (132, 152, 532, 552) that is formed of resin and defines the propagation path, and a cylindrical outer periphery that is formed of resin and located on the outer peripheral side of the inner peripheral wall. Walls (133, 153, 533, 553),
The liquid level detection device according to claim 1, wherein the airtight chamber is provided in a cylindrical shape between the inner peripheral wall and the outer peripheral wall.
前記センサ配線は、前記内周壁(532、552)および前記外周壁(533、553)の間の前記気密室に、配置される請求項2〜4のいずれか1項に記載の液面検出装置。 A sensor wiring (515) from which a reception signal indicating a reception state of the ultrasonic wave is output from the ultrasonic sensor;
The liquid level detection device according to any one of claims 2 to 4, wherein the sensor wiring is arranged in the airtight chamber between the inner peripheral wall (532, 552) and the outer peripheral wall (533, 553). .
前記中空部は、前記第一区間を伝播した前記超音波を前記第二区間へ向けて反射する反射壁部(240)を形成している請求項7に記載の液面検出装置。 The propagation path includes a first section including one end of the ultrasonic sensor side and the reference wall portion at both ends, a second section extending in a direction inclined with respect to a direction in which the first section extends, Including
The liquid level detection device according to claim 7, wherein the hollow portion forms a reflection wall portion (240) that reflects the ultrasonic wave propagated through the first section toward the second section.
前記上端部には、当該上端部の内側と外側とを連通する連通経路(1541、2541)が形成されている請求項1〜8のいずれか1項に記載の液面検出装置。 The path forming body has an annular upper end (154) that divides an upper end that is one of the two ends of the propagation path on the side away from the ultrasonic sensor inward,
The liquid level detection device according to any one of claims 1 to 8, wherein a communication path (1541, 2541) that communicates the inside and the outside of the upper end portion is formed at the upper end portion.
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JP2017177018 | 2017-09-14 | ||
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2020189504A1 (en) | 2019-03-20 | 2020-09-24 | Necプラットフォームズ株式会社 | Broadcast control device, broadcast control method, program, and storage medium |
WO2024106087A1 (en) * | 2022-11-15 | 2024-05-23 | 日立建機株式会社 | Liquid level detecting device |
-
2018
- 2018-06-04 JP JP2018107148A patent/JP2019053031A/en active Pending
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