JP2001059765A - タンク水量測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ドレインタンクが配備されるタンク上方向の空
間的制約を解決し、超音波信号を用いて連続的に水位を
検出するタンク水量測定装置を提供する。 【解決手段】上方に通水口33を有するタンク31の水位Hx
をこの通水口33を介して超音波信号1aを送受信して測定
するタンク水量測定装置において、超音波振動子1Aと、
超音波振動子1Aから放射される超音波信号1aを反射しこ
の反射する超音波信号1a' をタンク31の通水口33からタ
ンク31内の水位表面Hxに垂直方向に導入するとともに水
位表面Hxで反射する超音波信号1a" を反射して超音波振
動子1Aに導入する反射鏡２とを備え、超音波信号1aの送
信から超音波信号1rの受信までの時間差よりタンク31の
水位Hxを測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、上方に通水口を有
するタンクの水位をこの通水口から超音波信号を送信し
て測定するタンク水量測定装置に関し、特に、スーパー
やコンビニエンスストアなどにおいて生鮮商品の陳列・
冷蔵に用いられ，除霜によって発生する水を溜めるドレ
インタンク内蔵型のオープンショーケースのタンク水量
測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】オープンショーケースは、スーパーやコ
ンビニエンスストアなどで生鮮商品の陳列・冷蔵に設置
利用されている。特に、除霜によって発生する水をタン
クに一時溜めるタイプがあり、このタンクをドレインタ
ンクと言う。このドレインタンク内蔵型のオープンショ
ーケースは、スーパーやコンビニエンスストアなどで水
の配管工事なしに設置利用することができ、また、店舗
内でのレイアウト変更が容易になると言う利点がある。
一方、排水設備の無いオープンショーケースでは、ドレ
インタンクに溜まった水が溢れ出る前に捨てる必要があ
り、満水検知装置が並備されている。

【０００３】従来技術によるドレインタンク31の排水検
知装置は、図６に図示されるメカニカルスイッチ37を用
いて満水時期を検知している。図６において、このメカ
ニカルスイッチ37を利用した排水検知装置は、除霜によ
って発生する水34を受ける蒸発皿32と、この蒸発皿32か
らの水34を溜め, 一方のコーナに水を溜める空間35が縮
小されたドレインタンク31と、このドレインタンク31の
水位量が少ないときはこの縮小された空間35側が下方に
傾斜して保持する支点を構成する回転軸36と、満水時期
近くでこの支点に対して回転モーメントの反転により、
ドレインタンク31が回転して押圧されるスイッチ37と、
を備えて構成される。

【０００４】かかる構成において、ドレインタンク31に
溜まった水が一定水位以上になると、即ち、ドレインタ
ンク31の一方のコーナを縮小し水を溜める空間35を縮小
することにより、回転軸36を中心とするドレインタンク
31の回転モーメントが水位によって反転することによ
り、このドレインタンク31が逆方向に傾き、メカニカル
スイッチ37押圧して、ドレインタンク31の満水時期を検
知することができる。

【０００５】また、超音波信号を用いて連続的に水位を
検出する方法には、例えば、特開平5-141686「空気調和
機のドレイン水位検出装置」、特開平9-218078「給排水
設備の水面検出装置」、あるいは、特開平9-68380 「シ
ョーケース」などが開示されている。これらの発明で
は、送信用の超音波振動子から超音波信号を送信し、水
面で反射して戻る超音波信号を自身の超音波振動子で検
出する、あるいは、近傍に配備される別の超音波振動子
で検出し、送信から受信までの時間差から設置された超
音波振動子と水面までの距離を測定することにより、水
位を計測するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この様に、従来技術に
よるメカニカルスイッチを用いた排水検知装置は、ドレ
インタンクが満水水量に到達したか、到達していない
か、の２値状態しか把握できないため、オープンショー
ケースの管理者が満水時期までの間、猶予をもって満水
時期を前もって知ることができない、と言う問題点があ
る。

【０００７】また、従来技術で開示された超音波信号を
用いて連続的に水位を検出する方法では、特に、オープ
ンショーケースに配備されるドレインタンクが、タンク
の上方に有する通水口の上方向に超音波振動子を配備
し、同一超音波振動子を用いて超音波信号の送受信を行
うとき、この超音波振動子と測定水位との距離が近い
と、超音波振動子を励振し，送信した超音波信号が測定
レベルまで十分に減衰しない間に測定水位からの反射波
を受信し、送信から受信までの時間差を測定することが
できない、と言う問題点がある。

【０００８】本発明は上記の点にかんがみてなされたも
のであり、その目的は前記した課題を解決して、ドレイ
ンタンクが配備されるタンク上方向の空間的制約を解決
し、超音波信号を用いて連続的に水位を検出するタンク
水量測定装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、上方に通水口を有するタンクの水位をこ
の通水口を介して超音波信号を送受信して測定するタン
ク水量測定装置において、超音波振動子と、この超音波
振動子から放射される超音波信号を反射し，この反射す
る超音波信号をタンクの通水口からタンク内の水位表面
に垂直方向に導入するとともに，水位表面で反射する超
音波信号を反射して，超音波振動子に導入する反射鏡
と、を備えるものとする。

【００１０】かかる構成により、超音波振動子から放射
される超音波信号は、放射される超音波信号を反射鏡で
反射してタンク内の水位表面に導入し，さらにこの水位
表面で反射する超音波信号を反射鏡で反射して超音波振
動子で受信し、この超音波振動子の超音波信号の送信か
ら受信までの時間差よりタンク内の水位を測定すること
ができる。即ち、反射鏡で超音波信号の伝搬方向を曲げ
ることにより、制約された空間内で必要とする超音波伝
搬距離を確保することができる。この結果、受信波が送
信波によってマスクされ、超音波信号の伝搬時間差の測
定不可を防止することができる。

【００１１】また、上方に通水口を有するタンクの水位
をこの通水口を介して超音波信号を送受信して測定する
タンク水量測定装置において、超音波振動子と反射鏡と
を備えてなる超音波センサを備えるものとする。

【００１２】かかる構成により、この超音波センサから
放射される超音波信号は、放射される超音波信号をタン
クの通水口からタンク内の水位表面に垂直方向に導入
し，この水位表面で反射する超音波信号を超音波センサ
の振動子および反射鏡で反射させて再びタンクの通水口
からタンク内の水位表面に導入し、超音波信号を多重反
射させ、この超音波センサの超音波信号の送信から予め
定められた時間経過後に受信する超音波信号とこの次に
受信する超音波信号との時間差、あるいはまた、予め定
められた時間経過後に受信する超音波信号とこの次の次
に受信する超音波信号との時間差、よりタンク内の水位
を測定することができる。

【００１３】また、反射鏡の反射面は平面とすることが
できる。かかる構成により、反射鏡の構造を簡単化する
ことができる。また、反射鏡の反射面は、反射面側が凹
曲面をなし、この曲面は球面、放物面、あるいは、回転
楕円面の一部を形成し、反射された超音波信号が平行あ
るいは集束方向に超音波信号を伝搬することができる。

【００１４】かかる構成により、超音波信号のビーム広
がりを抑制することができ、比較的広いビーム広がりを
有する超音波信号を用いても高感度に超音波信号の伝搬
時間差を測定し、タンク内の水位を測定することができ
る。また、反射鏡の反射面の集束する焦点は、一方は超
音波振動子の超音波放射面とし、他方はタンクの空水位
から満水水位の範囲内に選択することができる。

【００１５】かかる構成により、反射鏡の焦点に設定さ
れた水位では、超音波振動子から放射された超音波信号
は反射鏡によってこの設定された水位面に超音波ビーム
が集中し、この水面で反射されたビームが再び超音波振
動子の入射面に集中して受信することができる。

【００１６】この結果、例えば、安定に検出すべき満水
レベルに反射鏡の反射面の集束する焦点位置を設定する
と、伝搬距離が短く送信信号にマスクされ易い受信超音
波信号をより高感度で安定に受信することができる。ま
た、超音波センサの反射鏡の反射面は、反射面側が凹曲
面をなし、この曲面は球面または放物面の一部を形成
し、反射された超音波信号が平行あるいは集束方向に超
音波信号を伝搬することができる。

【００１７】かかる構成により、超音波信号を超音波セ
ンサと水位面間を複数回の多重反射させても超音波ビー
ムの損失を少なくすることができ、超音波センサが励振
され超音波ビームを送信後、予め定められた時間経過し
て超音波信号が受信可能になった時点から、超音波信号
の伝搬時間差を測定することにより、タンク内の水位を
測定することができる。

【００１８】また、反射鏡の反射面の集束する焦点は、
超音波センサの反射面からタンクの空水位から満水水位
の範囲内の予め定められた距離の２倍に選択することが
できる。かかる構成により、超音波信号のビーム広がり
を抑制することができ、比較的ビーム広がりを有する超
音波信号を用いても高感度に超音波信号の伝搬時間差を
測定し、タンク内の水位を測定することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は本発明の（実施形態１）に
よる一実施例としてのタンク水量測定装置の要部構成
図、図２は他の実施例としてのタンク水量測定装置の要
部構成図、図３は（実施形態２）による一実施例として
のタンク水量測定装置の要部構成図、図４、図５は他の
実施例としてのタンク水量測定装置の要部構成図であ
る。 （実施形態１）図１において、本発明によるタンク水量
測定装置は、上方に通水口33を有するタンク31の水位Hx
をこの通水口33を介して超音波信号1a(1a'),1r(1a") を
送受信して測定する超音波振動子1Aと、この超音波振動
子1Aから放射される超音波信号1aを反射し，この反射す
る超音波信号1a' をタンク31の通水口33からタンク31内
の水位表面に垂直方向に導入するとともに，水位表面で
反射する超音波信号1a"を反射し, この反射する超音波
信号1rを超音波振動子1Aに導入する反射鏡２と、を備え
て構成される。

【００２０】かかる構成により、超音波振動子1Aから放
射される超音波信号1aは、放射される超音波信号1aを反
射鏡２で反射してタンク31内の水位表面に導入し，さら
にこの水位表面で反射する超音波信号1a" を反射鏡２で
反射して超音波信号1rを超音波振動子1Aで受信し、この
超音波振動子1Aの超音波信号1aの送信から受信までの時
間差Δt1より，超音波振動子1Aから反射鏡２までの距離
L0と反射鏡２からタンク31内の水位表面までの距離Lxと
の和の２倍の距離が測定できる。超音波振動子1Aから反
射鏡２の超音波信号1aの反射面を経由してタンク31の底
面までの超音波信号伝搬距離は予め定められた値（L0＋
Lm＋Hm）に設定できるので、この伝搬距離から上記タン
ク31内の水位表面までの測定距離を減算することによ
り、タンク31内の水位Hxを測定することができる。

【００２１】 Hx＝（L0＋Lm＋Hm）−（L0＋Lx）＝（Lm＋Hm）−Lx・・・(1) 即ち、反射鏡２で超音波信号の伝搬方向を曲げることに
より、制約された空間内で必要とする超音波伝搬距離を
確保することができる。図１の(A) に図示される様に、
もし距離L0がなければ、図１の(C) に図示される様に、
送信波に対する受信波の受信位置は(0) で図示される時
間差Δt0で受信され、この受信信号は残存ずる送信波に
マスクされて受信することができない。しかし、反射鏡
２を設けて、超音波伝搬距離L0を確保することにより、
送信波に対する受信波の受信位置は(1) で図示される時
間差Δt1で受信することができ、受信波が送信波に妨害
されることなく時間差Δt1を測定し、タンク31内の水位
Hxを測定することができる。 （実施形態２）また、本発明による他のタンク水量測定
装置は、図３において、上方に通水口33を有するタンク
31の水位Hxをこの通水口33を介して超音波信号1aを水面
に垂直に送受信して測定する超音波振動子1Aと反射鏡1B
とを備えてなる超音波センサ１を備えて構成することが
できる。

【００２２】かかる構成により、この超音波センサ１か
ら放射される超音波信号1aは、放射される超音波信号1a
をタンク31の通水口33からタンク31内の水位表面に垂直
方向に導入し，この水位表面で反射する超音波信号1a'
を超音波センサ１の振動子1Aおよび反射鏡1Bで反射させ
て再びタンク31の通水口33からタンク31内の水位表面に
導入する。この様にして、超音波信号1a,1a'・・を多重
反射(0),1,2,・・させることによって、超音波伝搬距離
を確保することができる。例えば、図３の(B)の図示例
では、この超音波センサ１の超音波信号1aの送信から予
め定められた時間tw経過後に受信する超音波信号2 とこ
の次に受信する超音波信号3 との時間差Δt1、あるいは
また、予め定められた時間tw経過後に受信する超音波信
号2 とこの次の次に受信する超音波信号4 との時間差Δ
t2、よりタンク31内の水位Hxを測定することができる。

【００２３】

【実施例】（実施例１）この実施例は（実施形態１）で
説明した様に、超音波信号1aの伝搬経路を反射鏡２(2A)
で折り曲げて超音波信号の伝搬経路長を往復で 2L0だけ
長くしたものである。本実施例の応用としては、スーパ
ーやコンビニエンスストアなどにおいて生鮮商品の陳列
・冷蔵に用いられ，除霜によって発生する水34を溜める
ドレインタンク31内蔵型のオープンショーケースがあ
る。この様な適用例は、オープンショーケースの下部の
空間に除霜によって発生するドレイン（水）34を受ける
蒸発皿32と、通水口33を介してドレイン（水）34を溜め
るドレインタンク31と、が配備される。

【００２４】図１において、ドレインタンク31の満水時
水位をHm, この満水時水位Hmから反射鏡2Aの反射面まで
の距離をLm, 反射鏡2Aの反射面から超音波振動子1Aまで
の距離をL0, ドレインタンク31の水位Hxと反射鏡2Aの反
射面までの距離をLxとし、超音波振動子1Aが超音波信号
1aを送信しこれを受信するまでの時間をΔt1とする。

【００２５】ドレイン34の水位がHxのとき、超音波振動
子1Aの超音波信号1a,1a',1a",1r の送受信までの伝搬距
離は、2(L0＋Lx) であり、また空気中の超音波信号の伝
搬速度は、 (2)式で表すことができるので、

【００２６】 Ｃ＝331.5 ＋0.607 Ｔ(m/s) ・・・・・・(2) ただし、Ｔは周囲温度（°C) ドレイン34の水位Hxは、(3) 式より求めることができ
る。

【００２７】 なお、ドレインタンク31の左上隅の一部35がタンク31内
に引き込んでいるのは、従来技術における回転モーメン
トの反転を作るためのものであり、本発明では従来技術
のタンク31をそのまま利用した例を例示したものであ
り、この引き込み部分35の存在は本質的なものではな
い。

【００２８】次に、図１の(B) でタンク水量測定装置の
信号処理回路図の一例を説明する。図１の(B) におい
て、信号処理回路は、予め定められた一定の間隔でタイ
ミング信号2aを発生し、送信部21で励振パルス2bを生成
し、超音波振動子1Aを励振する。この励振パルス2bで励
振される超音波振動子1Aは、超音波振動子1Aが有する電
気−機械系の高いＱ特性で定まる固有振動数の超音波信
号1a（図１の(D) 参照）を発生し、この超音波信号1aが
上述の伝搬経路を伝搬して、同一超音波振動子1Aで受信
され、電気信号2c（図１の(E) 参照）に変換される。こ
の受信された電気信号2cは、受信部22で増幅され、帯域
通過フィルタ23で超音波振動子1Aが発生する固有振動数
のメイン周波数成分を通過し、受信信号2cに含まれる電
気的・音響的ノイズ成分を除去する。このノイズ成分が
除去された帯域通過フィルタ23の出力2dを時間計測部24
で予め定められた基準値と比較して、超音波信号1aを受
信した時刻t2として受信信号2eを出力する。時間計測部
24は、超音波振動子1Aを励振する時刻t1（タイミング信
号2a) と時間計測部24が基準値と比較しコンパレートし
て超音波信号1rを検出する時刻t2とから超音波信号1a,1
a',1a",1r の伝搬時間Δt1を演算することができる。

【００２９】図１の(C) において、時刻t1で超音波振動
子1Aを励振すると、振動子１が有する電気−機械系の高
いＱ特性で定まる固有振動数の超音波信号1aが発生して
これを送信する。次に、この励振を停止しても、一定時
間振動は停止しないで、残響として残る。この残響時間
が超音波振動子1Aの尾引き時間であり、この尾引き時間
は超音波振動子1Aを励振したときの固有振動数の発生電
圧が数100Vオーダーあるのに対して、超音波振動子1Aが
受信する信号レベルは数10mVオーダーであり、この結
果、80dB以上の減衰する状態まで尾引き時間を考慮する
必要がある。図１の(C) の送信波を大きな三角形で示し
たのは、末尾の信号レベルがmVオーダーを意識して表現
したものである。 （実施例２）図２に示すように、実施例２は、上述の実
施例１が反射鏡2Aの反射面が平面であるに対して、反射
鏡2B,2B'の反射面は、反射面側が凹曲面をなし、この曲
面は球面、放物面、あるいは、回転楕円面の一部を形成
し、反射された超音波信号(1a'〜1c')が平行あるいは集
束方向に超音波信号を伝搬する様に構成されている点で
ある。

【００３０】かかる構成により、超音波信号のビーム広
がりを抑制することができ、比較的広いビーム広がりを
有する超音波信号を用いても高感度に超音波信号の伝搬
時間差Δt1を測定し、タンク31内の水位Hxを測定するこ
とができる。

【００３１】特に、反射鏡2B,2B'の反射面を回転楕円面
に構成し、この回転楕円の焦点を、一方は超音波振動子
1Aの超音波放射面とし、他方は、タンク31の空水位H0か
ら満水水位Hmの範囲内に選択することができる。

【００３２】この様な構成おいては、回転楕円面の特徴
として、 (1) 一方の焦点から放射される波動は、回転楕円面で反
射して他方の焦点に入射する。 (2) かつ、一方の焦点から反射面を経由して他方の焦点
までの距離の和は、一定値をとる。

【００３３】即ち、一方の焦点から放射されるビーム広
がりを有する超音波信号1a〜1cは、反射鏡2B,2B'で反射
して、他方の焦点に同一位相の超音波信号(1a'〜1c')と
して集中させることができる。即ち放射されたビーム広
がりを有する超音波信号1a〜1cは、少ない損失で他方の
焦点に超音波信号(1a'〜1c')を集中することができる。
従って、一方の焦点は超音波振動子1Aの超音波放射面と
し、他方の焦点をタンクの空水位H0から満水水位Hmの範
囲内に選択することにより、必要とする超音波伝搬距離
L0を確保しながら、効率良く超音波信号1a〜1cを検出
し、超音波信号1a〜1c、(1a'〜1c')の伝搬時間差Δt1を
測定し、タンク31内の水位Hxを測定することができる。

【００３４】図２の(A) は、他方の焦点位置をタンク31
内の満水時水位Hmに選んだ状態を示す。この様な選択を
したときは、満水時水位Hmレベルに近い状態では距離Lx
が小さくなるので、伝搬距離が短くなり、送信信号にマ
スクされ易くなるが、受信する超音波信号1a〜1cを最も
高感度に受信することができるので、超音波信号の伝搬
時間差Δt1を測定を容易にすることができる。また、満
水水位Hmに到達しない状態でも、ビーム広がりを有する
超音波信号1a〜1cの一部（例えば、1b,1c,1b',1c' の一
部）が受信できなくて検出の損失があるが、同時に超音
波伝搬距離(L0+Lx) も大きくなるので、それだけ送信超
音波信号1aの減衰も進むので、超音波信号の伝搬時間差
Δt1を測定することができる。

【００３５】図２の(B) は、他方の焦点位置をタンク31
内の水位Hxを満水時水位Hmの半分に選んだ状態を示す。
この状態では、タンクの空水位K0から満水水位Hmの範囲
内にわたって、半分の水位(1/2)Hm で超音波信号のピー
ク受信感度を有するが、全測定水位の範囲内で必要とす
る受信感度を得ることができる。 （実施例３）この実施例は（実施形態２）で説明した様
に、超音波信号1aの伝搬経路をタンク31内の水位表面
と、反射鏡1Bを備える超音波センサ１と、の間で多重反
射をさせて超音波信号が必要とする伝搬距離を確保する
ものである。

【００３６】図３の(A) において、超音波センサ１は、
超音波振動子1Aと図示例では平面で構成された反射鏡1B
とから構成され、通水口33を介してタンク31内の水34の
表面に垂直に放射する様に配備される。

【００３７】かかる構成により、超音波振動子1Aから放
射される超音波信号1aは、超音波センサ１とタンク31内
の水34の表面水位Hxとの間で多重反射する。従って、超
音波信号1aを送信後、複数(n) 回反射して、励振された
超音波振動子1Aの共振振動が受信レベル以下に十分減衰
する予め定められた時間tw経過後、受信する超音波信号
を受信する。図示例では、超音波振動子1Aが送信後、時
間tw経過後、多重反射2で示される受信波と多重反射 3
で示される受信波との時間差Δt1, あるいは多重反射 2
で示される受信波と多重反射 4で示される受信波との時
間差Δt2を測定することにより、演算により水位Hxを測
定することができる。

【００３８】実施例１および実施例３で説明した反射鏡
2A,1B は、反射面が平面で構成されるので、反射鏡2A,1
B の構造が簡単である。 （実施例４）図４に示すように、この実施例の超音波セ
ンサ１の反射鏡1C,1C'の反射面は、反射面側が凹曲面を
なし、この曲面は球面の一部を形成し、反射された超音
波信号が集束方向に超音波信号を伝搬する様に構成され
ている。特に、反射鏡1C,1C'の反射面の集束する焦点
は、超音波センサ１の反射面からタンクの空水位H0から
満水水位Hmの範囲内の予め定められた距離の２倍に選択
することができる。

【００３９】かかる構成により、超音波振動子1Aから放
射される広がりを有する超音波信号1a〜1cは、今、タン
ク31内の表面水位が滑らかで波が立っていないとする
と、この表面水位を鏡面として考えることができ、鏡像
の原理により、超音波振動子1Aから放射される超音波信
号1a〜1cは表面水位で反射されて広がって行く超音波信
号(1a'〜1c')として反射鏡1Cで反射され、この反射鏡1C
の焦点が上述の定められた距離の２倍に選択すると次に
表面水位で反射されて戻る超音波信号1a〜1cは超音波振
動子1Aの受信面に集中させることができる。

【００４０】従って、この様な場合では、超音波振動子
1Aが受信する超音波信号1a〜1cは一回置きに強いビーム
を受信することができる。従って、この強いビームで受
信する時間差Δt2を測定することにより、安定に水位Hx
を測定することができる。

【００４１】図４の(A) は、球面の焦点（即ち中心）
は、超音波振動子1Aの反射面から満水時水位Hmまでの距
離Lmの２倍にとった場合を示す。従って、水位Hxが満水
状態に近いところで最も高い感度で受信することができ
る。

【００４２】また、図４の(B) は、球面の焦点は、超音
波振動子1Aの反射面から満水時水位Hmの1/2 の水位まで
の距離(Lm+1/2Hm)の２倍にとった場合を示す。従って、
水位Hxが満水状態の半分に近いところで最も高い感度で
受信することができる。 （実施例５）図５に示すように、この実施例の超音波セ
ンサ１の反射鏡1D,1D'の反射面は、反射面側が凹曲面を
なし、この曲面は放物面の一部を形成し、反射された超
音波信号が交互に平行（1aと平行）あるいは集束方向
（1a,1d,1e）に超音波信号を伝搬する様に構成すること
ができる。特に、反射鏡1D,1D'の反射面の焦点は、超音
波センサ１の反射面からタンク31の空水位H0から満水水
位Hmの範囲内の予め定められた距離の２倍に選択するこ
とができる。

【００４３】かかる構成により、超音波信号(1a,1b,1
c),(1a,1d,1e) の進行が一部平行超音波信号に変わる点
があるが、図４と同様に一回置きに高感度で受信するこ
とができる。

【００４４】図５の(A) は、放物面の焦点が、超音波振
動子1Aの反射面から満水時水位Hmまでの距離Lmの２倍に
とった場合を示す。従って、水位Hxが満水状態に近いと
ころで最も高い感度で受信することができる。

【００４５】また、図５の(B) は、放物面の焦点が、超
音波振動子1Aの反射面から満水時水位Hmの1/2 の水位ま
での距離(Lm+1/2Hm)の２倍にとった場合を示す。従っ
て、水位Hxが満水状態の半分に近いところで最も高い感
度で受信することができる。

【００４６】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、超音
波信号を反射鏡で伝搬方向を曲げる、あるいは、超音波
振動子に反射鏡を備えてこの反射鏡と測定する水位の水
面との間で多重反射させることにより、タンクが配備さ
れるタンク上方向の空間的制約を解決し、超音波信号を
用いて連続的に水位を検出するタンク水量測定装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１による一実施例としてのタ
ンク水量測定装置の要部構成図であり、(A) は要部構成
図、(B) は受信処理回路図、(C) は送受信波形図

【図２】他の実施例としてのタンク水量測定装置の要部
構成図であり、(A) は鏡面の焦点を満水時水位にしたと
きの説明図、(B) は1/2 満水時水位にしたときの説明図

【図３】実施形態２による一実施例としてのタンク水量
測定装置の要部構成図であり、(A) は要部構成図、(B)
は送受信波形図面

【図４】他の実施例としてのタンク水量測定装置の要部
構成図であり、(A) は鏡面の焦点を満水時水位にしたと
きの説明図、(B) は1/2 満水時水位にしたときの説明図

【図５】他の実施例としてのタンク水量測定装置の要部
構成図であり、(A) は鏡面の焦点を満水時水位にしたと
きの説明図、(B) は1/2 満水時水位にしたときの説明図

【図６】従来技術によるタンク水量測定装置の要部構成
図であり、(A) は非満水時の動作状態図、(B) は満水時
の動作状態図

【符号の説明】

１ 超音波センサ 1A 超音波振動子 1a,1a',1a",1r,1b,1b',1c,1c',1d,1e 超音波信号 ２，1B〜1D,1C',1D',2A,2B,2B' 反射鏡 21 送信部 22 受信部 23 帯域通過フィルタ 24 時間計測部 25 演算処理部 2a タイミング信号 2b 励振パルス 2c 電気信号 2d,2e,2f 出力 31 ドレインタンク 32 蒸発皿 33 通水口 34 水 35 引っ込み部 36 回転軸 37 スイッチ Δt0, Δt1 時間差 L0,Lm,Lx 距離 Hm,Hx 水位 tw 待ち時間

フロントページの続き (72)発明者 森田 晃 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 堀 元人 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2F014 AB01 FB01 3L048 AA01 CA01 DA02 EA03 3L061 BA01

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上方に通水口を有するタンクの水位をこの
   通水口を介して超音波信号を送受信して測定するタンク
   水量測定装置において、 超音波振動子と、この超音波振動子から放射される超音
   波信号を反射し，この反射する超音波信号をタンクの通
   水口からタンク内の水位表面に垂直方向に導入するとと
   もに，水位表面で反射する超音波信号を反射して前記超
   音波振動子に導入する反射鏡と、を備え、 この超音波振動子の超音波信号の送信から受信までの時
   間差よりタンク内の水位を測定する、 ことを特徴とするタンク水量測定装置。
2. 【請求項２】上方に通水口を有するタンクの水位をこの
   通水口を介して超音波信号を送受信して測定するタンク
   水量測定装置において、 超音波振動子と反射鏡とを備えてなる超音波センサを備
   え、 この超音波センサから放射される超音波信号は、放射さ
   れる超音波信号をタンクの通水口からタンク内の水位表
   面に垂直方向に導入し，この水位表面で反射する超音波
   信号を前記超音波センサの振動子および反射鏡で反射さ
   せて再びタンクの通水口からタンク内の水位表面に導入
   し、超音波信号を多重反射させ、この超音波センサの超
   音波信号の送信から予め定められた時間経過後に受信す
   る超音波信号とこの次に受信する超音波信号との時間
   差、あるいはまた、予め定められた時間経過後に受信す
   る超音波信号とこの次の次に受信する超音波信号との時
   間差、よりタンク内の水位を測定する、 ことを特徴とするタンク水量測定装置。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載のタンク水
   量測定装置において、反射鏡の反射面は平面とする、こ
   とを特徴とするタンク水量測定装置。
4. 【請求項４】請求項１に記載のタンク水量測定装置にお
   いて、 反射鏡の反射面は、反射面側が凹曲面をなし、この曲面
   は球面、放物面、あるいは、回転楕円面の一部を形成
   し、反射された超音波信号が平行あるいは集束方向に超
   音波信号を伝搬する、 ことを特徴とするタンク水量測定装置。
5. 【請求項５】請求項４に記載のタンク水量測定装置にお
   いて、 反射鏡の反射面の集束する焦点は、一方は超音波振動子
   の超音波放射面とし、他方は、タンクの空水位から満水
   水位の範囲内に選択する、 ことを特徴とするタンク水量測定装置。
6. 【請求項６】請求項２に記載のタンク水量測定装置にお
   いて、 超音波センサの反射鏡の反射面は、反射面側が凹曲面を
   なし、この曲面は球面または放物面の一部を形成し、反
   射された超音波信号が平行あるいは集束方向に超音波信
   号を伝搬する、 ことを特徴とするタンク水量測定装置。
7. 【請求項７】請求項６に記載のタンク水量測定装置にお
   いて、 反射鏡の反射面の集束する焦点は、超音波センサの反射
   面からタンクの空水位から満水水位の範囲内の予め定め
   られた距離の２倍に選択する、 ことを特徴とするタンク水量測定装置。