JP2019053031A - Liquid level detector - Google Patents

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Abstract

To provide a liquid level detector which can suppress reduction in the intensity of ultrasonic waves received by an ultrasonic sensor even if a route formation body is made of resin.SOLUTION: A liquid level detector 100 includes an ultrasonic sensor 111 and a route formation body 120. The ultrasonic sensor 111 emits ultrasonic waves and receives ultrasonic waves reflected by a liquid level 12. The route formation body 120 is a tube in which a propagation route 121 for propagating ultrasonic waves between the ultrasonic sensor 111 and the liquid level 12 is defined. The route formation body 120 has a horizontal pipe 130 and a vertical pipe 150. The horizontal pipe 130 and the vertical pipe 150 are made of resin and define a horizontal airtight chamber 131 and a vertical airtight chamber 151 holding gas in the inside of the wall of the route formation body 120.SELECTED DRAWING: Figure 1

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。   Patent Document 1 discloses a liquid level detection device that detects the position of a liquid level based on a time difference between transmitting an ultrasonic wave toward a liquid level in a tank and receiving a reflected wave. The ultrasonic wave travels in the propagation path formed from the ultrasonic oscillation element to the liquid surface, reflects on the liquid surface, travels in the propagation path again, and is received by the ultrasonic oscillation element. The propagation path is formed of a metal or resin molded into a cylindrical shape.

特開2005−201871号公報JP 2005-201871 A

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.

第一実施形態における液面検出装置の全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the liquid level detection apparatus in 1st embodiment. 図1のII方向から見た矢視図である。It is the arrow view seen from the II direction of FIG. 天板および液面による超音波の反射を示す図である。It is a figure which shows reflection of the ultrasonic wave by a top plate and a liquid level. 制御装置の概略構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows schematic structure of a control apparatus. 各種信号の時間変動を示す図である。It is a figure which shows the time fluctuation of various signals. 検出された液面高さと増幅信号の振幅との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the detected liquid level height and the amplitude of an amplified signal. 第一実施形態における水平パイプの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the horizontal pipe in 1st embodiment. 水平内周壁および水平外周壁と水平蓋部とを接続する方法を示す図である。It is a figure which shows the method of connecting a horizontal inner peripheral wall and a horizontal outer peripheral wall, and a horizontal cover part. 図1のIX方向から見た矢視図である。It is the arrow view seen from the IX direction of FIG. 図9のX−X線断面斜視図である。FIG. 10 is a cross-sectional perspective view taken along line XX in FIG. 9. 図9のXI−XI線断面図である。It is the XI-XI sectional view taken on the line of FIG. 水平内周壁および垂直内周壁の厚さと反射率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the thickness of a horizontal inner peripheral wall and a vertical inner peripheral wall, and a reflectance. 第二実施形態における液面検出装置の全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the liquid level detection apparatus in 2nd embodiment. 第二実施形態における垂直パイプおよび中空天板の外観を示す図である。It is a figure which shows the external appearance of the vertical pipe and hollow top plate in 2nd embodiment. 第二実施形態における固定部材の外観を示す図である。It is a figure which shows the external appearance of the fixing member in 2nd embodiment. 第三実施形態における液面検出装置の全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the liquid level detection apparatus in 3rd embodiment. 第四実施形態における液面検出装置の全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the liquid level detection apparatus in 4th embodiment. 第四実施形態における水平パイプの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the horizontal pipe in 4th embodiment. 第五実施形態における液面検出装置の全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the liquid level detection apparatus in 5th embodiment. 図19のXX−XX線断面斜視図である。FIG. 20 is a cross-sectional perspective view taken along line XX-XX in FIG. 19. 図9のXXI−XXI線断面図である。FIG. 10 is a sectional view taken along line XXI-XXI in FIG. 9.

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 level detection device 100 according to the first embodiment of the present disclosure is used in the liquid level detection system 1 as shown in FIGS. 1 and 2. The liquid level detection system 1 detects the height Lh (see FIG. 6 described later) of the liquid level 12 of the liquid 11 accommodated in the tank 10. The tank 10 is a fuel tank for a vehicle that contains fuel such as gasoline as the liquid 11, for example. In the following description, it is assumed that the posture of the liquid surface 12 is substantially parallel to the horizontal direction determined by the posture in which the tank 10 is disposed, and no inclination is generated. The liquid level detection system 1 includes a control device 20 in addition to the liquid level detection device 100.

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 level detection device 100 is installed on the floor surface 13 of the tank 10. The liquid level detection device 100 is electrically connected to the control device 20 by a lead wire 15. The liquid level detection apparatus 100 includes a sensor unit 110 and a path forming body 120.

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 sensor unit 110 emits ultrasonic waves according to a drive signal input from the control device 20 via the lead wire 15. The sensor unit 110 receives the ultrasonic wave and outputs a reception signal indicating the reception state of the ultrasonic wave to the control device 20 via the lead wire 15. Ultrasonic emission and reception are performed by the ultrasonic sensor 111. The sensor unit 110 includes a case 112, a case lid 113, a lead wire 114, and an anti-vibration rubber 116 in addition to the ultrasonic sensor 111 described above.

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 ultrasonic sensor 111 is formed in a disc shape by a piezoelectric material such as lead zirconate titanate (PZT). A piezoelectric body is a substance that has the property of generating a voltage proportional to the received force when it receives a force from the outside while being deformed when a voltage is applied. The ultrasonic sensor 111 emits an ultrasonic wave of 1 MHz, for example, by applying a voltage. The ultrasonic sensor 111 is disposed in the tank 10 in a posture in which the thickness direction is substantially parallel to the liquid surface 12. Electrodes 115 are formed on both surfaces of the ultrasonic sensor 111.

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 electrodes 115 by a drive signal from the control device 20. The ultrasonic sensor 111 vibrates and emits ultrasonic waves in the thickness direction by the voltage applied between the electrodes 115. Therefore, the ultrasonic sensor 111 emits ultrasonic waves in the tank 10 in a direction substantially parallel to the liquid level 12. Further, due to the vibration of the ultrasonic sensor 111 accompanying reception of ultrasonic waves, the voltage between the electrodes 115 vibrates with an amplitude proportional to the amplitude of the vibration of the ultrasonic sensor 111. Therefore, the voltage between the electrodes 115 vibrates with an amplitude proportional to the intensity of the ultrasonic wave as the ultrasonic wave is received. The voltage between the electrodes 115 is output to the control device 20 as a reception signal.

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 case 112 is made of a resin that is unlikely to be deformed or deteriorated by the liquid 11 and is formed in a substantially cylindrical shape with a bottom that opens at one end. The case 112, together with the case lid 113, accommodates the ultrasonic sensor 111 and the like inside, and forms the external shape of the sensor unit 110. The central axis of the case 112 substantially coincides with the central axis of the ultrasonic sensor 111. The inner surface of the bottom plate of the case 112 is in contact with the entire surface of the ultrasonic sensor 111. Ultrasonic waves from the ultrasonic sensor 111 are emitted through the bottom plate of the case 112.

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 case lid 113 is formed in a plate shape from the same resin as the case 112. The case lid 113 covers the opening of the case 112 and accommodates the ultrasonic sensor 111 and the like inside.

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 lead wire 114 is a conducting wire arranged to penetrate the case lid 113. The lead wire 114 electrically connects each electrode 115 of the ultrasonic sensor 111 disposed inside the case 112 and the lead wire 15 disposed outside the case 112. A voltage input as a drive signal via the lead wire 15 is applied to each electrode 115 by the lead wire 114. A voltage generated between the electrodes 115 by the lead wire 114 is output as a reception signal through the lead wire 15.

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 anti-vibration rubber 116 is formed in a cylindrical shape by an elastomer such as synthetic rubber. The anti-vibration rubber 116 is disposed between the ultrasonic sensor 111 and the case lid 113 so as to extend along the thickness direction of the ultrasonic sensor 111. The anti-vibration rubber 116 suppresses transmission of vibration from the ultrasonic sensor 111 to the case lid 113.

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 path forming body 120 has a tube shape in which a propagation path 121 is formed inside. The propagation path 121 is a space defined by the horizontal pipe 130, the first metal cylinder 142, the reflecting plate 141, the second metal cylinder 143, and the vertical pipe 150. The propagation path 121 extends from a sensor end 1211 which is one end on the ultrasonic sensor 111 side to an upper end 1212 which is one end on the side away from the ultrasonic sensor 111. The propagation path 121 propagates ultrasonic waves between the ultrasonic sensor 111 and the liquid surface 12. The path forming body 120 includes a fixing member 140 and a top plate 160 in addition to the horizontal pipe 130, the first metal cylinder 142, the reflecting plate 141, the second metal cylinder 143, and the vertical pipe 150 described above.

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 horizontal pipe 130 is formed in a substantially cylindrical shape with both ends opened. The horizontal pipe 130 extends from the outside of the bottom surface of the case 112 along the central axis of the case 112. Therefore, inside the horizontal pipe 130, the ultrasonic wave emitted by the ultrasonic sensor 111 propagates in a direction substantially parallel to the liquid surface 12. A reference wall portion 1311 is formed on the horizontal pipe 130. The reference wall portion 1311 reflects a part of the ultrasonic waves from the ultrasonic sensor 111 toward the ultrasonic sensor 111 at a substantially constant distance from the ultrasonic sensor 111. Detailed configurations of the horizontal pipe 130 and the reference wall portion 1311 will be described later.

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 first metal cylinder 142 is formed in a cylindrical shape with both ends opened by a metal material such as a stainless steel material. The inner diameter of the first metal tube 142 is substantially the same as the inner diameter of one of the openings at both ends of the horizontal pipe 130 that is separated from the case 112. The first metal cylinder 142 extends in the axial direction of the case 112 from one of the openings at both ends of the horizontal pipe 130 that is separated from the case 112. Therefore, the ultrasonic wave that has passed through the inside of the horizontal pipe 130 from the ultrasonic sensor 111 continues to propagate in the direction substantially parallel to the liquid surface 12 through the inside of the first metal cylinder 142.

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 reflection plate 141 is formed in a plate shape from the same metal material as the first metal tube 142. The reflection plate 141 faces one of the openings at both ends of the first metal tube 142 that is separated from the ultrasonic sensor 111. The angle of the central axis of the first metal cylinder 142 with respect to the reflecting plate 141 is about 45 degrees. Due to the arrangement in the tank 10, one surface of the reflecting plate 141 facing the first metal tube 142 faces the liquid surface 12 in an attitude inclined about 45 degrees with respect to the liquid surface 12. Therefore, the reflecting plate 141 reflects the ultrasonic wave propagated in the direction parallel to the liquid surface 12 inside the first metal tube 142 in a direction substantially perpendicular to the liquid surface 12 and directed toward the liquid surface 12. Further, the reflecting plate 141 reflects the ultrasonic wave traveling in the downward direction perpendicular to the liquid surface 12 toward the inside of the horizontal pipe 130.

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 second metal cylinder 143 is formed in a cylindrical shape from the same metal material as the first metal cylinder 142. The inner diameter of the second metal cylinder 143 substantially matches the inner diameter of the first metal cylinder 142. The central axis of the second metal cylinder 143 is in a posture perpendicular to the central axis of the first metal cylinder 142. The opening at one end of the second metal tube 143 faces one surface of the reflecting plate 141 facing the first metal tube 142. The angle of the central axis of the second metal cylinder 143 with respect to the reflecting plate 141 is about 45 degrees. The second metal cylinder 143 is disposed in the tank 10 in such a posture that the central axis is perpendicular to the liquid surface 12 and one end facing the reflection plate 141 is on the lower side. Therefore, in the following description, the direction along the extending direction of the second metal cylinder 143 and from one end facing the reflection plate 141 toward the other end may be described as an upward direction. Moreover, it is a direction along the extending | stretching direction of the 2nd metal cylinder 143, Comprising: The direction toward one end from an other end may be demonstrated as a downward direction. Further, due to this posture, the ultrasonic wave propagates in a direction substantially perpendicular to the liquid surface 12 inside the second metal cylinder 143.

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 vertical pipe 150 is formed in a substantially cylindrical shape with both ends opened. The vertical pipe 150 extends from the other end side of the second metal cylinder 143 toward the liquid surface 12 along a direction perpendicular to the liquid surface 12. Therefore, inside the vertical pipe 150, the ultrasonic wave propagated in the direction substantially perpendicular to the liquid level 12 through the inside of the second metal cylinder 143 continues to propagate in the direction substantially perpendicular to the liquid level 12. The detailed configuration of the vertical pipe 150 will be described later.

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 member 140 is formed in a bent tubular shape using the same resin as the case 112. The fixing member 140 holds the first metal cylinder 142, the reflecting plate 141, and the second metal cylinder 143 inside while maintaining the positional relationship therebetween. The fixing member 140 is connected to the horizontal pipe 130 while maintaining the positional relationship between the horizontal pipe 130 and the first metal cylinder 142. The fixing member 140 is connected to the horizontal pipe 130 by, for example, welding. The fixing member 140 is connected to the vertical pipe 150 while maintaining the positional relationship between the vertical pipe 150 and the second metal cylinder 143. The fixing member 140 is connected to the vertical pipe 150 by welding, for example. Accordingly, the fixing member 140 fixes the horizontal pipe 130 and the vertical pipe 150 in addition to the first metal cylinder 142, the reflecting plate 141, and the second metal cylinder 143 while maintaining the positional relationship therebetween.

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 top plate 160 is formed in a disk shape from the same metal material as the first metal tube 142. The outer diameter of the top plate 160 substantially matches the inner diameter of the vertical pipe 150. The top plate 160 is disposed at the upper end of the vertical pipe 150 in a posture perpendicular to the axial direction of the vertical pipe 150. The top plate 160 closes the opening on the upper end side among the openings of the vertical pipe 150.

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 top plate 160 is almost 100%. As shown in FIG. 3, the top plate 160 reflects substantially all of the ultrasonic waves in the extending direction of the vertical pipe 150. For this reason, the reflectance of the ultrasonic wave of the top plate 160 with respect to the extending direction of the vertical pipe 150 is approximately 100%. On the other hand, as shown in FIG. 3, the liquid level 12 inside the vertical pipe 150 is curved due to surface tension. For this reason, a part of the ultrasonic wave is reflected at the outer edge of the liquid surface 12 in a direction inclined with respect to the extending direction of the vertical pipe 150. Thereby, in the inside of the vertical pipe 150, the reflectance of the ultrasonic wave of the liquid surface 12 with respect to the extending direction of the vertical pipe 150 is lower than the reflectance of the liquid surface 12 that is not curved. For example, the reflectance of the liquid surface 12 inside the vertical pipe 150 is 80 to 90%. Therefore, the reflectance of the ultrasonic wave by the top plate 160 in the extending direction of the vertical pipe 150 is higher than the reflectance of the liquid surface 12 inside the vertical pipe 150.

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 control device 20 is an electronic control device having a function of controlling the liquid level detection device 100 and detecting the height Lh of the liquid level 12. The control device 20 is provided outside the tank 10. As illustrated in FIG. 4, the control device 20 has functions as a drive unit 21, an amplification unit 22, a detection unit 23, a comparison unit 24, a detection unit 25, and a top board determination unit 26.

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 level detection device 100 as a drive signal. The drive signal is applied to each electrode 115 via the lead wire 15 and the lead wire 114. By applying the drive signal, the ultrasonic sensor 111 emits an ultrasonic wave.

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 amplification unit 22 amplifies the reception signal output from the liquid level detection device 100 to obtain an amplification signal shown in FIG. The received signal vibrates with an amplitude proportional to the intensity of the ultrasonic wave when the ultrasonic sensor 111 receives the ultrasonic wave. Therefore, the amplified signal vibrates with an amplitude proportional to the intensity of the ultrasonic wave when the ultrasonic sensor 111 receives the ultrasonic wave.

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 detector 23 performs half-wave rectification on the amplified signal to obtain a detection signal shown in FIG. The detection signal becomes a voltage proportional to the intensity of the ultrasonic wave when the ultrasonic sensor 111 receives the ultrasonic wave.

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 comparison unit 24 compares the voltage of the detection signal with a preset threshold Th and outputs the comparison signal shown in FIG. The comparison signal represents the magnitude of the detection signal with respect to the threshold value Th as a binary value. The threshold value Th is a value for discriminating reception and noise of the ultrasonic wave reflected by the liquid surface 12 or the reference wall portion 1311. The comparison signal indicates whether or not the ultrasonic sensor 111 vibrates due to reception of the ultrasonic wave.

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 ultrasonic sensor 111 indicated by the comparison signal in FIG. 5 will be described. The comparison signal indicates the occurrence of vibration of the ultrasonic sensor 111 during the period from time t1 to time t2, from time t3 to time t4, and from time t5 to time t6. From time t1 to time t2, the ultrasonic sensor 111 vibrates and emits ultrasonic waves by the input of the drive signal. From time t3 to time t4, the ultrasonic sensor 111 is vibrated by the ultrasonic waves reflected by the reference wall portion 1311. From time t5 to time t6, the ultrasonic sensor 111 vibrates due to the ultrasonic wave reflected by the liquid surface 12. Therefore, the time from the time t1 to the time t3 indicates the reference round-trip time required for the round-trip of the ultrasonic reference distance. The reference distance is a distance between the ultrasonic sensor 111 and the reference wall portion 1311. The time from time t1 to time t5 indicates the liquid surface reciprocation time required for reciprocating the ultrasonic liquid surface distance. The liquid level distance is a distance between the ultrasonic sensor 111 and the liquid level 12.

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 detection unit 25 detects the height Lh of the liquid level 12 based on the comparison signal. Here, in the liquid 11, the speed of the ultrasonic wave is substantially constant. Therefore, the ratio between the reference distance and the liquid level distance substantially matches the ratio between the reference round trip time and the liquid level round trip time. The detection unit 25 first calculates the ratio of the liquid surface reciprocation time to the reference reciprocation time. Subsequently, the detection unit 25 obtains the liquid level distance by multiplying the calculated distance ratio by the reference distance. The detection unit 25 detects a value obtained by subtracting the distance between the ultrasonic sensor 111 and the reflecting plate 141 from the obtained liquid surface distance as the height Lh of the liquid surface 12.

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 plate determination unit 26 determines the reflection of ultrasonic waves by the top plate 160. The operation of the top panel determination unit 26 will be described with reference to FIGS. 5 and 6. The intensity of ultrasonic waves decreases as the propagation distance increases. Therefore, the amplitude peak value Wh of the amplified signal from time t5 to time t6 shown in FIG. 5 tends to decrease as the height Lh of the liquid level 12 detected by the detection unit 25 increases. When the ultrasonic wave is reflected by the liquid surface 12, the peak value Wh with respect to the height Lh is shown by a graph G1 in FIG.

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 top plate 160 reflects ultrasonic waves with a higher reflectance than the liquid surface 12 in the propagation path 121. For this reason, when the ultrasonic wave is reflected by the top plate 160, the intensity reduction of the ultrasonic wave reflected from the liquid surface 12 is suppressed. Thereby, when an ultrasonic wave is reflected by the top plate 160, the peak value Wh with respect to the height Lh is indicated by a graph G2 that tends to be higher than the graph G1.

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 panel determination unit 26 determines the reflection of the ultrasonic wave by the top panel 160 based on the position of the point indicating the relationship between the peak value Wh and the height Lh. The top plate determination unit 26 determines that the ultrasonic wave is reflected by the top plate 160 when the point indicating the relationship of the peak value Wh to the height Lh is a position on the graph G2.

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 liquid level 12 is located on the graph G2. In such a case, the top panel determination unit 26 determines that the ultrasonic wave is reflected by the top panel 160. The ultrasonic wave is reflected by the top plate 160 when the height Lh of the liquid surface 12 is higher than the height of the top plate 160. Therefore, the top plate determination unit 26 can determine that the liquid level 12 is located above the height Lh of the liquid level 12 that can be detected by the liquid level detection device 100.

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 horizontal pipe 130 and the vertical pipe 150 which the path | route formation body 120 has is demonstrated in detail.

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 horizontal pipe 130 shown in FIG. 1 and FIG. 7 is formed of a hard resin that hardly changes in quality due to the liquid 11 and is difficult to deform. The horizontal pipe 130 is made of, for example, polyacetal resin (POM). The horizontal pipe 130 partitions a horizontal hermetic chamber 131 inside the cylindrical wall. The horizontal pipe 130 has a horizontal inner peripheral wall 132, a horizontal outer peripheral wall 133, a horizontal lid part 134, and a horizontal reinforcing wall 135 for partitioning the horizontal hermetic chamber 131.

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 airtight chamber 131 is a substantially cylindrical space extending along the direction in which the horizontal pipe 130 extends between the horizontal inner peripheral wall 132 and the horizontal outer peripheral wall 133. The horizontal hermetic chamber 131 is partitioned inside the wall of the horizontal pipe 130 that forms a part of the tube shape of the path forming body 120. A gas such as nitrogen, helium, argon, or air is held in the horizontal airtight chamber 131 of the horizontal pipe 130.

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 peripheral wall 132 is formed in a cylindrical shape having a circular cross section. The thickness dimension of the horizontal inner peripheral wall 132 is, for example, 1.2 mm. The horizontal inner peripheral wall 132 has a shape in which an inner diameter and an outer diameter are reduced from one end to the other end. The outer diameter of one end of the horizontal inner peripheral wall 132 is substantially equal to the outer diameter of the case 112. The horizontal inner peripheral wall 132 covers the outside of the bottom surface of the case 112 with an opening on one end side. Accordingly, the inner and outer diameters of the horizontal inner peripheral wall 132 become smaller as the distance from the case 112 increases. The central axis of the horizontal inner peripheral wall 132 substantially coincides with the central axis of the horizontal pipe 130. Therefore, the horizontal inner peripheral wall 132 extends in a direction substantially parallel to the liquid level 12 by installing the liquid level detection device 100. The inner peripheral surface of the horizontal inner peripheral wall 132 forms the inner peripheral surface of the horizontal pipe 130. A reference wall portion 1311 and an inner bead 1322 are formed on the horizontal inner peripheral wall 132.

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 reference wall portion 1311 is a step-like wall portion that is formed by gradually reducing the inner diameter and the outer diameter of the horizontal inner peripheral wall 132. The reference wall portion 1311 is formed in an annular plate shape. The central axis of the reference wall portion 1311 substantially coincides with the central axis of the case 112. The reference wall portion 1311 is located at a predetermined distance from the ultrasonic sensor 111. Therefore, the reference wall 1311 reflects a part of the ultrasonic wave toward the ultrasonic sensor 111 at a predetermined distance from the ultrasonic sensor 111.

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 inner bead 1322 is formed by partially projecting end surfaces on the side away from the case 112 from both end surfaces of the horizontal inner peripheral wall 132. The inner bead 1322 is an annular protrusion formed over the entire circumference of the horizontal inner peripheral wall 132.

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 peripheral wall 133 is formed in a cylindrical shape. The inner diameter of the horizontal outer peripheral wall 133 is substantially equal to the outer diameter of one end of the horizontal inner peripheral wall 132 and the outer diameter of the case 112. The axial length of the horizontal outer peripheral wall 133 is substantially equal to the total length of the axial length of the horizontal inner peripheral wall 132 and the axial length of the case 112. The horizontal outer peripheral wall 133 extends along the axial direction of the case 112. The horizontal outer peripheral wall 133 extends from the opening of the case 112 toward the bottom surface of the case 112, and extends to the opening on the other end side of the horizontal inner peripheral wall 132. The horizontal outer peripheral wall 133 is arranged to cover the outer periphery of the case 112 and the horizontal inner peripheral wall 132. Therefore, the horizontal outer peripheral wall 133 is configured to extend along a direction horizontal to the liquid level 12 by installing the liquid level detection device 100. The inner diameter of the horizontal outer peripheral wall 133 is substantially constant even when it is away from the case 112. Therefore, the radial dimension of the gap between the outer peripheral surface of the horizontal inner peripheral wall 132 and the inner peripheral surface of the horizontal outer peripheral wall 133 increases as the distance from the case 112 increases. The horizontal outer peripheral wall 133 is connected to a part of one end side of the outer peripheral surface of the horizontal inner peripheral wall 132 by being molded integrally with the horizontal inner peripheral wall 132, for example. An outer bead 1331 is formed on the horizontal outer peripheral wall 133.

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 outer bead 1331 is formed by partially projecting end surfaces on the side away from the case 112 out of both end surfaces of the horizontal outer peripheral wall 133. The outer bead 1331 is an annular protrusion formed over the entire circumference of the horizontal outer peripheral wall 133.

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 horizontal lid part 134 is formed in an annular plate shape. The inner diameter of the horizontal lid portion 134 is substantially equal to the inner diameter of the horizontal inner peripheral wall 132 on the side away from the case 112. The outer diameter of the horizontal lid part 134 is substantially equal to the outer diameter of the horizontal outer peripheral wall 133. The central axis of the horizontal lid part 134 substantially coincides with the central axis of the horizontal pipe 130. One end of the horizontal outer peripheral wall 133 and the horizontal inner peripheral wall 132 that are separated from the case 112 is connected to one surface of the horizontal lid portion 134 on the case 112 side. Specifically, the horizontal outer peripheral wall 133 and the horizontal inner peripheral wall 132 are connected to the horizontal lid portion 134 by welding an inner bead 1322 and an outer bead 1331 to one surface of the horizontal lid portion 134 on the case 112 side.

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 wall 135 is formed in a plate shape. Both surfaces of the horizontal reinforcing wall 135 are oriented in the circumferential direction of the horizontal pipe 130. The horizontal reinforcing walls 135 are arranged at six positions that are substantially equidistant in the circumferential direction between the horizontal inner peripheral wall 132 and the horizontal outer peripheral wall 133. Each horizontal reinforcing wall 135 is connected to the outer peripheral surface of the horizontal inner peripheral wall 132 and the inner peripheral surface of the horizontal outer peripheral wall 133. Accordingly, each horizontal reinforcing wall 135 connects the horizontal inner peripheral wall 132 and the horizontal outer peripheral wall 133. Each horizontal reinforcing wall 135 is connected, for example, by being molded integrally with the horizontal inner peripheral wall 132 and the horizontal outer peripheral wall 133.

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 vertical pipe 150 shown in FIGS. 1, 9, 10, and 11 is formed of the same resin as the horizontal pipe 130. The vertical pipe 150 defines a vertical hermetic chamber 151 inside the cylindrical wall.

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 hermetic chamber 151 is a space defined by a vertical inner peripheral wall 152, a vertical outer peripheral wall 153, an upper end cover part 154, a lower end cover part 155, and a vertical reinforcing wall 156. The vertical airtight chamber 151 has a substantially cylindrical shape extending along the direction in which the vertical pipe 150 extends between the vertical inner peripheral wall 152 and the vertical outer peripheral wall 153. The vertical hermetic chamber 151 is partitioned inside the wall of the vertical pipe 150 that forms a part of the tube shape of the path forming body 120. Therefore, the vertical hermetic chamber 151 is partitioned inside the tube-shaped wall of the path forming body 120. Similar to the horizontal airtight chamber 131, the vertical airtight chamber 151 holds a gas such as nitrogen, helium, argon, or air. The vertical pipe 150 includes the above-described vertical inner peripheral wall 152, vertical outer peripheral wall 153, upper end cover portion 154, lower end cover portion 155, and vertical reinforcing wall 156.

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 peripheral wall 152 is formed in a cylindrical shape. The thickness dimension of the wall surface of the vertical inner peripheral wall 152 is, for example, 1.2 mm. The inner diameter of the vertical inner peripheral wall 152 substantially matches the inner diameter of the second metal cylinder 143. The central axis of the vertical inner peripheral wall 152 substantially coincides with the central axis of the second metal cylinder 143. Therefore, the vertical inner peripheral wall 152 extends in a direction substantially perpendicular to the liquid level 12 by installing the liquid level detection device 100. The inner peripheral surface of the vertical inner peripheral wall 152 forms the inner peripheral surface of the vertical pipe 150.

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 peripheral wall 153 is formed in a cylindrical shape. The inner diameter of the vertical outer peripheral wall 153 is, for example, 2 to 4 mm larger than the outer diameter of the vertical inner peripheral wall 152. The length of the vertical outer peripheral wall 153 in the axial direction is substantially equal to the length of the vertical inner peripheral wall 152 in the axial direction. The vertical outer peripheral wall 153 is arranged to cover the outer periphery of the vertical inner peripheral wall 152. Accordingly, a gap of 1 to 2 mm is formed as the vertical hermetic chamber 151 between the vertical outer peripheral wall 153 and the vertical inner peripheral wall 152. Further, the vertical outer peripheral wall 153 is configured to extend along a direction perpendicular to the liquid level 12 by installing the liquid level detection device 100.

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 upper end lid 154 is formed in an annular plate shape. The inner diameter of the upper end lid 154 is substantially equal to the inner diameter of the vertical inner peripheral wall 152. The outer diameter of the upper end lid 154 is substantially equal to the outer diameter of the vertical outer peripheral wall 153. The center axis line of the upper end cover part 154 substantially coincides with the center axis line of the vertical inner peripheral wall 152. One end in the upward direction of the vertical outer peripheral wall 153 and the vertical inner peripheral wall 152 is connected to one lower surface of the upper end cover portion 154. The upper end lid 154 is connected by being molded integrally with the vertical inner peripheral wall 152 and the vertical outer peripheral wall 153, for example. The upper end lid 154 forms the upper end of the vertical pipe 150. Therefore, the top plate 160 is fitted inside the upper end lid portion 154. A communication groove 1541 is formed on an upper surface of the upper end lid 154.

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 communication groove 1541 extends in the radial direction. The communication groove 1541 is formed at two substantially equal intervals in the circumferential direction. The depth dimension of the communication groove 1541 is 1-2 mm larger than the thickness dimension of the top plate 160. Thereby, in the state in which the top plate 160 is fitted, a portion of the communication groove 1541 below the top plate 160 communicates the inside and the outside of the vertical pipe 150.

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 end cover part 155 is formed in an annular plate shape. The inner diameter of the lower end cover portion 155 is substantially equal to the inner diameter of the vertical inner peripheral wall 152. The outer diameter of the lower end cover portion 155 is substantially equal to the outer diameter of the vertical outer peripheral wall 153. The central axis of the lower end cover portion 155 substantially coincides with the central axis of the vertical inner peripheral wall 152. One end in the downward direction of the vertical outer peripheral wall 153 and the vertical inner peripheral wall 152 is connected to one upper surface of the lower end cover portion 155. For example, the lower end cover 155 is connected to the vertical outer peripheral wall 153 and the vertical inner peripheral wall 152 by welding or the like.

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 vertical pipe 150. The vertical reinforcing walls 156 are arranged at six substantially equal intervals in the circumferential direction between the vertical inner peripheral wall 152 and the vertical outer peripheral wall 153. Each vertical reinforcing wall 156 is connected to the outer peripheral surface of the vertical inner peripheral wall 152 and the inner peripheral surface of the vertical outer peripheral wall 153. Accordingly, each vertical reinforcing wall 156 connects the vertical inner peripheral wall 152 and the vertical outer peripheral wall 153. Each vertical reinforcing wall 156 is connected by being molded integrally with the vertical inner peripheral wall 152 and the vertical outer peripheral wall 153, for example.

[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 path forming body 120 that divides the propagation path 121 on the inside includes the horizontal pipe 130 and the vertical pipe 150. The horizontal pipe 130 and the vertical pipe 150 are each formed of resin. The horizontal pipe 130 and the vertical pipe 150 divide a horizontal hermetic chamber 131 and a vertical hermetic chamber 151 holding gas, respectively, inside a cylindrical wall.

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。

Figure 2019053031
Figure 2019053031
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. Specifically, the reflectance Rp of the ultrasonic wave at the boundary surface between different media can be obtained by substituting the acoustic impedances Z1 and Z2 of each medium shown in Table 1 below into the following Equation 1.
Figure 2019053031
Figure 2019053031

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 Equation 1 is 99.95%. Therefore, ultrasonic waves that pass from the inside of the horizontal pipe 130 to the outside through the inside of the wall are reflected at the boundary surface between the resin forming the horizontal pipe 130 and the gas held in the horizontal hermetic chamber 131. Similarly, ultrasonic waves that pass from the inside of the vertical pipe 150 to the outside through the inside of the wall are reflected at the boundary surface between the resin forming the vertical pipe 150 and the gas held in the vertical hermetic chamber 151. As a result, in the horizontal pipe 130 and the vertical pipe 150, leakage of ultrasonic waves from the propagation path 121 to the outside of the path forming body 120 is suppressed. Therefore, even when the horizontal pipe 130 and the vertical pipe 150 are formed of resin, a decrease in the intensity of ultrasonic waves received by the ultrasonic sensor 111 is suppressed.

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 hermetic chamber 131 is provided in a cylindrical shape between the horizontal inner peripheral wall 132 and the horizontal outer peripheral wall 133, the reflection direction of the ultrasonic waves by the inner peripheral surface of the horizontal hermetic chamber 131 is The reflection direction of the ultrasonic wave by the inner peripheral surface of the horizontal inner peripheral wall 132 substantially coincides. In addition, since the vertical hermetic chamber 151 is provided in a cylindrical shape between the vertical inner peripheral wall 152 and the vertical outer peripheral wall 153, the reflection direction of the ultrasonic wave by the inner peripheral surface of the vertical hermetic chamber 151 is different from that of the vertical inner peripheral wall 152. It substantially coincides with the reflection direction of the ultrasonic waves by the inner peripheral surface. As a result, diffusion of ultrasonic waves reflected by the horizontal pipe 130 and the vertical pipe 150 is suppressed. Therefore, the liquid level detection apparatus 100 can further suppress a decrease in the intensity of the ultrasonic wave received by the ultrasonic sensor 111.

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 peripheral wall 132 and the horizontal outer peripheral wall 133 by the horizontal reinforcing wall 135 increases the rigidity of the horizontal pipe 130. Further, according to the connection between the vertical inner peripheral wall 152 and the vertical outer peripheral wall 153 by the vertical reinforcing wall 156, the rigidity of the vertical pipe 150 is increased. As a result, the horizontal pipe 130 and the vertical pipe 150 are hardly elastically deformed with respect to the input from the liquid 11 or the like. Therefore, since the shape change of the propagation path 121 is suppressed, the accuracy of liquid level detection is maintained high.

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。

Figure 2019053031
In addition, in the first embodiment, the thickness of the horizontal inner peripheral wall 132 and the vertical inner peripheral wall 152 is 1.2 mm. Here, the reflectance Rp when ultrasonic waves are incident on the wall-shaped medium having the acoustic impedance Z2 and the thickness t from the medium having the acoustic impedance Z1 is obtained by substituting k = Z1 / Z2 into the following equation 2. It is obtained by.
Figure 2019053031

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 peripheral wall 132 and the vertical inner peripheral wall 152 have a thickness that is an integral multiple of a half wavelength of the ultrasonic wave, they are resonated by the ultrasonic wave and the reflection on the inner peripheral surface is suppressed. As a result, the ultrasonic waves are mainly reflected on the inner peripheral surfaces of the cylindrical horizontal airtight chamber 131 and the vertical airtight chamber 151. Thereby, diffusion of ultrasonic waves reflected by the path forming body 120 is further suppressed. Accordingly, the liquid level detection apparatus 100 can further suppress a decrease in the intensity of the ultrasonic wave received by the ultrasonic sensor 111.

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 reference wall portion 1311 is formed in the horizontal pipe 130 of the first embodiment. The reference wall 1311 reflects a part of the ultrasonic wave at a substantially constant distance from the ultrasonic sensor 111 in the middle of the propagation path 121. Therefore, the detection unit 25 can detect the height Lh of the liquid surface 12 by correcting the change in the ultrasonic velocity based on the round-trip time of the ultrasonic wave reflected by the reference wall part 1311 and the distance to the reference wall part 1311. It is. Therefore, even when the horizontal pipe 130 is formed of resin, the liquid level detection system 1 using the liquid level detection device 100 can detect the height Lh of the liquid level 12 with high accuracy.

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 communication groove 1541 is formed in the upper end lid portion 154 of the first embodiment. Even if the top plate 160 blocks the upper end of the propagation path 121 due to the air flow through the communication groove 1541, the height Lh of the liquid level 12 in the propagation path 121 and the liquid level 12 outside the path forming body 120. A difference from the height Lh is suppressed. Further, since the communication groove 1541 is formed in the annular plate-shaped upper end cover part 154 that defines the upper end of the propagation path 121, the communication groove 1541 is in the direction in which the propagation path 121 extends in the part defined by the upper end cover part 154. Is inclined. Therefore, the ultrasonic wave propagating through the propagation path 121 hardly leaks from the propagation path 121 to the outside of the path forming body 120 through the communication groove 1541. Therefore, the liquid level detection apparatus 100 can suppress an error in the detected height Lh of the liquid level 12 while suppressing a decrease in the intensity of the ultrasonic wave received by the ultrasonic sensor 111 by providing the top plate 160.

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 horizontal pipe 130 and the vertical pipe 150 correspond to “hollow portions”. The horizontal hermetic chamber 131 and the vertical hermetic chamber 151 correspond to “airtight chambers”. The horizontal inner peripheral wall 132 and the vertical inner peripheral wall 152 correspond to the “inner peripheral wall”. The horizontal outer peripheral wall 133 and the vertical outer peripheral wall 153 correspond to the “outer peripheral wall”. The horizontal reinforcing wall 135 and the vertical reinforcing wall 156 correspond to “reinforcing walls”. The upper end lid 154 corresponds to the “upper end”. The communication groove 1541 corresponds to a “communication path”.

<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 level detection device 200 of the second embodiment, the path forming body 220 further includes a hollow top plate 260. Furthermore, in the liquid level detection apparatus 200, the configurations of the communication groove 1541 and the fixing member 240 are different from those of the first embodiment. Further, the path forming body 220 does not have the reflecting plate 141.

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 top plate 260 shown in FIG. 13 and FIG. 14 is formed in a disc-like appearance by the same resin as the horizontal pipe 130. The outer diameter of the hollow top plate 260 substantially matches the outer diameter of the vertical pipe 150. The central axis of the hollow top plate 260 substantially coincides with the central axis of the vertical pipe 150. The lower surface of both surfaces of the hollow top plate 260 is connected to the upper end of the vertical pipe 150 by welding or the like. As a result, the hollow top plate 260 closes the opening at the upper end of the vertical pipe 150. The hollow top plate 260 divides the top plate hermetic chamber 261 inside a disk-shaped wall. The hollow top plate 260 has a top plate bottom 262 for partitioning the top plate hermetic chamber 261, a top plate outer peripheral wall 263, and a top plate upper lid 264.

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 airtight chamber 261 is a disk-shaped space defined between the top plate bottom 262 and the top plate upper lid 264. The center axis of the top plate hermetic chamber 261 substantially matches the center axis of the hollow top plate 260. Therefore, the disk-shaped both surfaces of the top plate hermetic chamber 261 are substantially parallel to the liquid level 12 by the installation of the liquid level detection device 200. A gas such as nitrogen, helium, argon, or air is held in the top plate hermetic chamber 261 in the same manner as the horizontal pipe 130.

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 top plate bottom 262 is formed in a disc shape. The thickness dimension of the top plate bottom 262 is, for example, 1.2 mm. The outer diameter of the top plate bottom 262 is equal to the outer diameter of the hollow top plate 260. The central axis of the top plate bottom 262 substantially coincides with the central axis of the hollow top plate 260. The top plate bottom 262 is connected to the upper end of the vertical pipe 150 by welding or the like in a posture perpendicular to the extending direction of the vertical pipe 150. That is, the top plate bottom 262 forms the lower surface of the hollow top plate 260.

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 peripheral wall 263 is formed in a cylindrical shape. The outer diameter of the top plate outer peripheral wall 263 matches the outer diameter of the vertical pipe 150. The thickness dimension in the radial direction of the wall surface of the top plate outer peripheral wall 263 is, for example, 1 to 2 mm. The length dimension of the top plate outer peripheral wall 263 in the axial direction is, for example, 1 to 2 mm. The center axis line of the top plate outer peripheral wall 263 substantially matches the center axis line of the hollow top plate 260. The top plate outer peripheral wall 263 is arranged to surround the outer periphery of the top plate hermetic chamber 261. Of the both end faces of the top plate outer peripheral wall 263, the lower end face is connected to the upper face of the top plate bottom 262. The top plate outer peripheral wall 263 is connected to the top plate bottom 262 by being molded integrally with the top plate bottom 262, for example.

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 upper lid 264 is formed in a disc shape. The outer diameter of the top plate upper lid 264 substantially matches the outer diameter of the vertical pipe 150. The center axis of the top plate upper lid 264 substantially coincides with the center axis of the hollow top plate 260. The lower surface of the top plate upper lid 264 is connected to the upper end surface of the top plate outer peripheral wall 263 by welding or the like.

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 communication groove 2541 is formed with a depth of 1 to 2 mm. In a state where the hollow top plate 260 is connected to the vertical pipe 150, the communication groove 1541 communicates the inside and the outside of the vertical pipe 150 by forming a gap with the hollow top plate 260.

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 member 240 shown in FIG. 15 is formed in a plate-like appearance by the same resin as that of the horizontal pipe 130. The fixing member 240 holds the first metal cylinder 142 and the second metal cylinder 143 inside while maintaining the mutual positional relationship. The fixing member 240 defines a reflection hermetic chamber 241 inside a tubular wall. The fixing member 240 includes a reflection inner wall 242 for partitioning the reflection hermetic chamber 241, an outer peripheral convex portion 243, and a reflection lid portion 244.

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 hermetic chamber 241 is a plate-like space partitioned inside the tubular wall of the fixing member 240. The reflective hermetic chamber 241 is partitioned between the reflective inner wall 242 and the reflective lid 244. One surface of the plate shape of the reflection hermetic chamber 241 is opposed to the opening of the first metal cylinder 142 on the side separated from the horizontal pipe 130 and the opening of the second metal cylinder 143 on the side separated from the vertical pipe 150. The angles formed by the central axes of the first metal cylinder 142 and the second metal cylinder 143 with respect to both surfaces of the reflective hermetic chamber 241 are about 45 degrees, respectively.

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 inner wall 242 is formed in a plate shape. The reflection inner wall 242 is formed between the first metal cylinder 142 and the second metal cylinder 143 and the reflection hermetic chamber 241. The angles formed by the central axes of the first metal cylinder 142 and the second metal cylinder 143 with respect to both surfaces of the reflection inner wall 242 are about 45 degrees, respectively. One surface of the reflection inner wall 242 facing the first metal tube 142 and the second metal tube 143 forms a part of the inner surface of the fixing member 240.

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 convex part 243 is formed in a substantially rectangular tube shape having a rectangular cross section. The outer peripheral convex portion 243 is arranged to extend so as to surround the outer periphery of the reflective hermetic chamber 241 from one surface of the reflective inner wall 242 that is separated from the first metal tube 142 and the second metal tube 143. The outer peripheral convex portion 243 protrudes, for example, 1 to 2 mm from one surface of the reflective inner wall 242 that is separated from the first metal tube 142 and the second metal tube 143.

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 reflective lid 244 is formed in a plate shape. The reflection lid 244 is disposed on the opposite side of the reflection inner wall 242 of the reflection hermetic chamber 241. One surface of the reflective lid portion 244 is connected to an end surface of the outer peripheral convex portion 243 that is separated from the reflective inner wall 242 by welding or the like.

[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 airtight chamber 131 and the vertical airtight chamber 151 are defined inside the walls of the horizontal pipe 130 and the vertical pipe 150. Therefore, similarly to the first embodiment, even when the horizontal pipe 130 and the vertical pipe 150 are formed of resin, a decrease in the intensity of ultrasonic waves received by the ultrasonic sensor 111 is suppressed.

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 hermetic chamber 261 and the reflection hermetic chamber 241 are defined inside the walls of the hollow top plate 260 and the fixing member 240, respectively. The ultrasonic wave that travels upward in the wall of the hollow top plate 260 is reflected by the boundary surface between the resin constituting the hollow top plate 260 and the gas held in the top plate hermetic chamber 261 and travels downward. As a result, the hollow top plate 260 replaces the top plate 160 of the first embodiment. In addition, the ultrasonic wave that has passed through the inside of the first metal tube 142 and entered the wall of the fixing member 240 is reflected at the boundary surface between the resin forming the fixing member 240 and the gas held in the reflective hermetic chamber 241. To the inside of the second metal cylinder 143. The ultrasonic waves that have passed through the inside of the second metal tube 143 and entered the wall of the fixing member 240 are reflected by the boundary surface between the resin forming the fixing member 240 and the gas held in the reflective hermetic chamber 241. It goes to the inside of one metal cylinder 142. As a result, the fixing member 240 replaces the reflector 141 of the first embodiment. Thus, even when the hollow top plate 260 that replaces the top plate 160 and the fixing member 240 that replaces the reflecting plate 141 are formed of resin, the ultrasonic sensor 111 receives ultrasonic waves. Strength reduction is suppressed.

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 vertical pipe 150 and the second metal cylinder 143 are connected via the fixing member 240 in a posture inclined at a substantially vertical angle with respect to the horizontal pipe 130 and the first metal cylinder 142. Therefore, when the vertical pipe 150 and the second metal cylinder 143 are arranged in a posture perpendicular to the liquid level 12, the horizontal pipe 130 and the first metal cylinder 142 are substantially perpendicular to the direction perpendicular to the liquid level 12. The posture is inclined at an angle. Since the reference wall portion 1311 is provided in such a horizontal pipe 130, an increase in the height dimension of the path forming body 120 due to the distance between the reference wall portion 1311 and the ultrasonic sensor 111 in the propagation path 121 is suppressed. The Accordingly, the liquid level detection device 200 can form the reference wall portion 1311 while suppressing an increase in the height dimension of the path forming body 120 even when the fixing member 240 replacing the reflecting plate 141 is formed of resin. It is.

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 end lid portion 154 is formed with a communication groove 2541. Even if the propagation path 121 is blocked by the hollow top plate 260 due to the air flow through the communication groove 2541, the height Lh of the liquid level 12 in the propagation path 121 and the height of the liquid level 12 outside the path forming body 120. The difference from the length Lh is suppressed. In addition, the communication groove 2541 is formed in the cylindrical upper end lid portion 154 that defines the upper end 1212 of the propagation path 121, and therefore is inclined with respect to the extending direction of the propagation path 121. Therefore, the ultrasonic wave propagating through the propagation path 121 is unlikely to leak out of the path forming body 120 from the propagation path 121 through the communication groove 2541. Therefore, the liquid level detection apparatus 200 can detect the height Lh of the liquid level 12 with high accuracy while suppressing a decrease in the intensity of the ultrasonic wave received by the ultrasonic sensor 111 as in the first embodiment.

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 member 240 and the hollow top plate 260 correspond to “hollow portions”. The reflection hermetic chamber 241 and the top plate hermetic chamber 261 correspond to the “airtight chamber”. The fixing member 240 corresponds to the “reflection wall portion”. The hollow top plate 260 corresponds to the “top plate wall”. A portion of the propagation path 121 that is partitioned inside the horizontal pipe 130 and the first metal cylinder 142 corresponds to a “first section”. A portion of the propagation path 121 that is partitioned inside the second metal cylinder 143 and the vertical pipe 150 corresponds to a “second section”. The communication groove 2541 corresponds to a “communication path”.

<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 level detection device 300 of the third embodiment, the configurations of the horizontal airtight chamber 331 and the vertical airtight chamber 351 partitioned inside the horizontal pipe 330 and the vertical pipe 350 are different from those of the first embodiment.

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 hermetic chamber 331 and the vertical hermetic chamber 351 are filled with foamed resin containing gas. For example, polypropylene, polyethylene, nylon or the like is filled in a foamed state.

[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 airtight chamber 331 and the vertical airtight chamber 351 are filled with the foamed resin containing gas. Also in this aspect, ultrasonic waves that pass from the propagation path 121 through the inside of the wall of the path forming body 120 toward the outside are reflected at the boundary surface between the gas contained in the foamed resin and the resin. As a result, leakage of ultrasonic waves from the propagation path 121 to the outside of the path forming body 120 is suppressed in the horizontal hermetic chamber 331 and the vertical hermetic chamber 351. Accordingly, a decrease in the intensity of the ultrasonic wave received by the ultrasonic sensor 111 is suppressed. In the third embodiment, the horizontal pipe 330 and the vertical pipe 350 correspond to “hollow portions”, and the horizontal airtight chamber 331 and the vertical airtight chamber 351 correspond to “airtight chambers”.

<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 level detection device 400 of the fourth embodiment, the horizontal pipe 430 further includes a reference metal plate 4311.

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 reference metal plate 4311 is formed in an annular plate shape using the same metal material as that of the first metal cylinder 142. The inner diameter of the reference metal plate 4311 is equal to the inner diameter of the reference wall portion 1311. The outer diameter of the reference metal plate 4311 is equal to the outer diameter of the reference wall portion 1311. The central axis of the reference metal plate 4311 substantially coincides with the central axis of the reference wall portion 1311. The reference metal plate 4311 is fitted in the horizontal inner peripheral wall 132. One surface of the reference metal plate 4311 on the side away from the ultrasonic sensor 111 is in contact with the surface of the reference wall portion 1311 on the ultrasonic sensor 111 side.

[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 airtight chamber 131 and the vertical airtight chamber 151 are defined inside the walls of the horizontal pipe 430 and the vertical pipe 150. Accordingly, similarly to the first embodiment, even when the horizontal pipe 430 and the vertical pipe 150 are formed of resin, a decrease in the intensity of ultrasonic waves received by the ultrasonic sensor 111 is suppressed.

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 reference metal plate 4311 is further provided. The reference metal plate 4311 reflects the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic sensor 111 toward the ultrasonic sensor 111 at a predetermined distance from the ultrasonic sensor 111. Therefore, in the fourth embodiment, the reference metal plate 4311 replaces the reference wall portion 1311. In the fourth embodiment, the horizontal pipe 430 corresponds to a “hollow part”.

<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 level detection device 500 of the fifth embodiment, the metal cylinders 142 and 143 are not provided. Accordingly, the pipes 130 and 150 are directly connected to each other in a part of each circumferential direction, and are connected to each other via the reflecting plate 141 and the fixing member 140 in the remaining part of each circumferential direction. The horizontal inner peripheral wall 532 and the horizontal outer peripheral wall 533 sandwiching the horizontal airtight chamber 131 between the horizontal pipe 130 and the vertical inner peripheral wall 552 and the vertical outer peripheral wall 553 sandwiching the vertical airtight chamber 151 between the vertical pipe 150 are electromagnetic It is made of a resin having a shielding property. The resin forming these peripheral walls 532, 533, 552, and 553 is formed by dispersing and containing metal powder such as stainless steel in a resin base such as polyacetal. Thereby, especially each outer peripheral wall 533, 553 can electromagnetically shield the inside of the wall with respect to the outside of the wall, that is, can reduce or block electromagnetic noise.

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 level detection apparatus 500, the lead wire 515 from which the reception signal indicating the reception state of the ultrasonic wave is output from the ultrasonic sensor 111 passes through the hermetic chambers 131 and 151 in this order from the horizontal pipe 130 side to the vertical pipe 150 side. It penetrates. Thus, the lead wire 515 that is electrically connected to the control device 20 outside the tank 10 is disposed across the hermetic chambers 131 and 151. The lead wire 515 passes through a portion of the upper end lid portion 154 of the vertical pipe 150 that bypasses the communication groove 1541, thereby exposing only the connection side portion 515 a to the control device 20 in the tank 10. A seal member is interposed at a portion where the lead wire 515 passes through the upper end lid portion 154. The seal member is formed of a rubber material or an adhesive, and seals the inside of the vertical hermetic chamber 151 from the outside.

[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 lead wires 515 are arranged in the hermetic chambers 131 and 151 between the inner peripheral walls 532 and 552 and the outer peripheral walls 533 and 553. Therefore, in the lead wire 515 from which the reception signal indicating the reception state of the ultrasonic wave is output from the ultrasonic sensor 111, even if the reception signal corresponding to the height Lh of the liquid surface 12 is a low current signal, the hermetic chamber 131. 151, external electromagnetic noise can be blocked by the outer peripheral walls 533 and 553. Thereby, it is possible to ensure the accuracy of the liquid level detection.

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 peripheral walls 533 and 553 formed of resin having electromagnetic shielding properties reduce electromagnetic noise outside the hermetic chambers 131 and 151 with respect to the lead wires 515 inside the hermetic chambers 131 and 151. Or can be blocked. According to this, it is possible to prevent the reception signal flowing through the lead wire 515 from superimposing electromagnetic noise on the low current signal, and to improve the accuracy of liquid level detection. In the fifth embodiment, the horizontal outer peripheral wall 533 and the vertical outer peripheral wall 553 correspond to the “outer peripheral wall”, and the lead wire 515 corresponds to the “sensor wiring”.

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。
<Modification 1>
In the first modification relating to the first, second, fourth and fifth embodiments, the horizontal pipes 130, 430 and the vertical pipe 150 are formed of a soft elastomer or a soft resin. The horizontal pipes 130 and 430 and the vertical pipe 150 according to the first modification are given rigidity that does not easily cause deformation in the tank 10 depending on the pressure of the gas held in the horizontal airtight chamber 131 and the vertical airtight chamber 151.

<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。
<Modification 2>
In the modification 2 regarding 3rd embodiment, the horizontal pipe 330 and the vertical pipe 350 are formed with a foamed resin. In the foamed resin that forms the horizontal pipe 330 and the vertical pipe 350 of Modification 2, the ratio of the gas contained therein to the resin varies depending on the portion. Specifically, in the area corresponding to the horizontal inner peripheral wall 132, the horizontal outer peripheral wall 133, the horizontal lid portion 134, the vertical inner peripheral wall 152, the vertical outer peripheral wall 153, the upper end lid portion 154, and the lower end lid portion 155, a horizontal airtight chamber is provided. The ratio of the contained gas is made smaller than the region corresponding to 331 and the vertical hermetic chamber 351.

<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 peripheral walls 533 and 553 or only the inner peripheral walls 132 and 152 are formed of a resin having electromagnetic shielding properties.

<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)

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、
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).
前記中空部は、前記伝播経路を区画し樹脂により形成される筒状の内周壁(132、152、532、552)、および前記内周壁の外周側に位置し樹脂により形成される筒状の外周壁(133、153、533、553)、を含み、
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.
前記中空部は、前記内周壁と前記外周壁とを接続する補強壁(135、156)、をさらに含む請求項2に記載の液面検出装置。   The liquid level detection device according to claim 2, wherein the hollow portion further includes a reinforcing wall (135, 156) that connects the inner peripheral wall and the outer peripheral wall. 前記内周壁は、前記超音波の前記内周壁における半波長の整数倍の厚さに形成されている請求項2または3に記載の液面検出装置。   The liquid level detection device according to claim 2, wherein the inner peripheral wall is formed to have a thickness that is an integral multiple of a half wavelength of the inner peripheral wall of the ultrasonic wave. 前記超音波の受信状況を示す受信信号が前記超音波センサから出力されるセンサ配線(515)、をさらに備え、
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). .
前記外周壁は、電磁シールド性を有する樹脂により形成される請求項5に記載の液面検出装置。   The liquid level detection device according to claim 5, wherein the outer peripheral wall is formed of a resin having electromagnetic shielding properties. 前記中空部は、前記伝播経路の中間にて、前記超音波センサから一定の距離で前記超音波の一部を前記超音波センサへ向けて反射する基準壁部(1311)を形成している請求項1〜6のいずれか1項に記載の液面検出装置。   The hollow portion forms a reference wall portion (1311) that reflects a part of the ultrasonic wave toward the ultrasonic sensor at a certain distance from the ultrasonic sensor in the middle of the propagation path. Item 7. The liquid level detection device according to any one of Items 1 to 6. 前記伝播経路は、両端のうちで前記超音波センサ側の一端および前記基準壁部を含む第一区間と、前記第一区間の延伸する方向に対して傾斜した方向に延伸する第二区間と、を含み、
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.
前記経路形成体は、前記伝播経路の両端のうちで前記超音波センサから離間した側の一方である上端を内側に区画する環状の上端部(154)を有し、
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.
前記中空部は、前記上端を塞ぎ、前記上端にて前記超音波を前記伝播経路へ向けて反射する天板壁部(260)を有する請求項9に記載の液面検出装置。   The liquid level detection device according to claim 9, wherein the hollow portion includes a top wall (260) that closes the upper end and reflects the ultrasonic wave toward the propagation path at the upper end. 前記気密室には、前記気体を含んだ状態の発泡樹脂が充填されている請求項1〜10のいずれか1項に記載の液面検出装置。   The liquid level detection device according to claim 1, wherein the airtight chamber is filled with a foamed resin containing the gas.
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