JP2021047081A - 液面位置検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温度の検出精度を向上し、液面位置の検出精度が良い液面位置検出装置を提供する。【解決手段】液面位置検出装置１００は、液体に浸り液体の液面位置に応じ液体に浸る境界が変位する、超音波振動が伝搬する伝搬体１０と、伝搬体１０に超音波振動を発生させる振動発生手段２０と、振動発生手段２０で発生した超音波振動が伝搬体１０の第１箇所から境界を跨いで第２箇所まで伝搬する伝搬時間に基づき液面位置を検出する検出手段と、を備え、伝搬体１０は、正面である超音波振動の表面波が伝搬する伝搬面部１１と、伝搬面部１１の背面である背面部１２と、伝搬面部１１と背面部１２とを繋ぐ２つの側面部１３，１４と、伝搬面部１１と背面部１２とを繋ぎ２つの側面部１３，１４を繋ぐ上面部１５及び底面部と、背面部１２に開口し２つの側面部１３，１４の間に位置する反射凹部１７と、を備え、反射凹部１７で超音波振動の内部伝搬波Ｄを反射させる。【選択図】図３

Description

本発明は、液面位置検出装置に関する。

液面位置検出装置として、例えば、特許文献１には、伝搬体のうち液体中の部分を伝搬する表面波の音速が、液体から露出している部分を伝搬する表面波の音速よりも遅くなることを利用して液体の液面位置を検出するものが開示されている。

特開平４−８６５２５号公報

特許文献１に開示された液面位置検出装置では、伝搬体を伝搬する表面波は、温度によって音速が変化するため温度を検出し、温度補正をする必要がある。温度の検出を伝搬体の内部を伝搬する内部伝搬波の音速から検出する場合、内部伝搬波のＳ／Ｎ比（Signal-Noise Ratio）が小さく、温度の検出精度が悪くなる場合がある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、温度の検出精度を向上し、液面位置の検出精度が良い液面位置検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る液面位置検出装置は、
液体に浸り、前記液体の液面位置に応じて前記液体に浸る境界が変位する、超音波振動が伝搬する伝搬体と、
前記伝搬体に前記超音波振動を発生させる振動発生手段と、
前記振動発生手段によって発生した前記超音波振動を前記伝搬体の第１箇所から前記境界を跨いで第２箇所まで伝搬する伝搬時間に基づいて前記液面位置を検出する検出手段と、を備え、
前記伝搬体は、
正面である前記超音波振動の表面波が伝搬する伝搬面部と、
前記伝搬面部の背面である背面部と、
前記伝搬面部と前記背面部とを繋ぐ２つの側面部と、
前記伝搬面部と前記背面部とを繋ぐとともに、前記２つの側面部を繋ぐ上面部および底面部と、
前記背面部に開口し前記２つの側面部の間に位置する反射凹部と、を備え、
前記反射凹部で前記超音波振動の内部伝搬波を反射させる、
ことを特徴とする。

本発明によれば、温度の検出精度を向上し、液面位置の検出精度が良い液面位置検出装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る液面位置検出装置の概略構成図である。 実施形態に係り、（ａ）は伝搬体及び振動発生手段の背面から見た模式図、（ｂ）は側面から見た模式図である。 検出波を説明するための一部分を拡大した背面から見た模式図である。 液面位置検出処理の一例を示すフローチャートである。 反射面部の幅と信号強度の関係の一例を示すグラフである。

本発明の一実施形態に係る液面位置検出装置について図面を参照して説明する。

本実施形態に係る液面位置検出装置１００は、図１に示すように、容器８０内に入れられた液体９０の液面９１の位置を検出する装置である。液体９０の量の増減に伴い、液面９１も上下する。

液面位置検出装置１００は、伝搬体１０と、振動子（振動発生手段）２０と、送受信回路（検出手段）３０と、制御部（検出手段）４０と、を備える。

伝搬体１０は、表面波が伝搬するものであり、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などの合成樹脂から形成されている。伝搬体１０は、上下方向に長尺な略柱形状（略直方体状）である。伝搬体１０の外面は、振動子２０に向く上面（一方の端面）と、上面とは反対側の底面と、上面と底面を繋ぐとともに互いに裏表の関係となる正面と背面と、上面と底面を繋ぐとともに互いに裏表の関係となる２つの側面と、の６面から主に構成される。

伝搬体１０は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、正面を含む伝搬面部１１と、背面を含む背面部１２と、２つの側面のうち一方を含む側面部１３、他方を含む側面部１４と、上面を含み振動子２０と当接する上面部１５と、底面を含む底面部１６と、を有する。伝搬体１０では、表面波Ｗは、伝搬体１０を伝搬するが、伝搬の際には伝搬体１０の表面から表面波Ｗの波長とほぼ同じ深さまで達する。伝搬面部１１は、伝搬体１０の正面だけでなく当該深さをも含む部分である。上面部１５や底面部１６なども同様である。

図２（ｂ）に示すように、側面視において、伝搬面部１１は、上面部１５の一端から垂下する。背面部１２は、上面部１５の他端から垂下する。また、底面部１６は、上面部１５とは反対側において伝搬面部１１と背面部１２とを繋ぐ平坦面をなしている。これにより、正面である伝搬面部１１を表面波Ｗが伝搬する際、底面部１６で反射して反射波として表面波Ｗが上面部１５に戻ることになる。

伝搬体１０は、図２および図３に示すように、伝搬面部１１の背面である背面部１２に開口し、表裏の関係の２つの側面部１３，１４の間に位置する反射凹部１７を有する。反射凹部１７は、上面部１５と底面部１６との中間部（上下方向の中間部）に位置し、上面部１５と平行な矩形断面の直方体状にくり抜かれて形成されている。すなわち、反射凹部１７は、側面視において、背面部１２から伝搬面部１１の手前までの底付きの凹部として形成される。また、反射凹部１７は、正面視において、２つの側面部１３，１４との間の中央部に位置することで、側面部１３，１４を貫通（開口）しない両端部が塞がれた形状となっている。

反射凹部１７は、背面部１２から、正面に位置する伝搬面部１１に向かって、直方体状にくり抜かれた部分であり、２つの内側面部１７ａ，１７ｂと、内上面部である反射面部１７ｃおよび内底面部１７ｄと、による矩形の横断面形状を有する。内側面部１７ａは、側面部１３の裏側に位置し、内側面部１７ｂは、側面部１４の裏側に位置する。内側面部１７ａと内側面部１７ｂとは互いに対向している。内上面部である反射面部１７ｃは、上面部１５と平行な裏側に位置する平坦面で、上面部１５から伝搬する内部伝搬波（検出波Ｄ）を反射する。内底面部１７ｄは、上面部１５と平行に位置し、反射面部１７ｃと対向している。内側面部１７ａ，１７ｂ、内上面部１７ｃ、内底面部１７ｄは、矩形平面状となっている。反射凹部１７は、内上面部である反射面部１７ｃを上面部１５と平行な平坦面とすることで、反射面部１７ｃで反射する内部伝搬波を直角に反射させ、反射波として伝搬体１０の上面部１５に伝搬させる。

反射凹部１７によって伝搬体１０内を伝搬する内部伝搬波（温度検出用の検出波Ｄ）を内上面部の反射面部１７ｃで反射させることで検出波Ｄの伝搬速度から伝搬体１０の温度を計測する。伝搬体１０の計測（検出）した温度を、表面波Ｗによる液面位置（液面９１の位置）を検出する際の温度補正に利用する。これにより、従来の液面位置検出装置に設けていたサーミスタチップなどからなる温度センサを設けずに済む。

伝搬体１０は、伝搬面部１１の幅（背面部１２の幅でもある）がａとされる。また、振動子（振動発生手段）２０の幅がｃとされる。
反射凹部１７は、内側面部１７ａから内側面部１７ｂまでの距離、すなわち反射凹部１７の背面部１２に開口する反射面部１７ｃの幅がｂとされる。また、内側面部１７ａから側面部１３までの距離および内側面部１７ｂから側面部１４までの距離がそれぞれ同一のｄとされる。また、振動子２０は、その中心が反射面部１７ｃの中心と同一の直線上に配置されている。つまり、反射凹部１７は、内側面部１７ａ，１７ｂから側面部１３，１４までの距離をそれぞれｄとして反射面部１７ｃが側面部１３，１４を貫通（開口）しない状態となっている。これにより、検出波Ｄが伝搬する場合に、検出波Ｄの一部を反射凹部１７の反射面部１７ｃの外側では、反射させずに通過させることができ、検出波Ｄの反射面部１７ｃで反射する反射波だけを確実に受信することができる。すなわち、反射面部１７ｃを、側面部１３，１４を貫通（開口）するように形成した従来構造の場合には、検出波Ｄの一部が側面部１３，１４で反射してノイズ成分となって検出波（反射波）Ｄと干渉する虞がある。反射凹部１７では、この反射波のノイズ成分によるＳＮ比の悪化のおそれを防止してＳＮ比を向上することができる。また、伝搬体１０は、反射凹部１７と側面部１３，１４との間に厚さがｄとなる部分が形成されることで、樹脂成形時の温度変化に対して反りが発生することを防止できる。

伝搬体１０では、振動子（振動発生手段）２０の幅ｃが伝搬体１０の幅ａより小さく設定される（ｃ＜ａ）。こうすることにより、振動子２０からの内部伝搬波である検出波Ｄを反射凹部１７に向けて効率的に伝搬させることができ、ＳＮ比の向上を図ることができる。また、振動子２０からの検出波Ｄが伝搬体１０の側面部１３，１４に表面波Ｗとして伝搬することを防止し、ノイズ成分との干渉を防止できる。

振動子２０の幅ｃと反射凹部１７の反射面部１７ｃの幅ｂとの関係について解析をした。解析では、振動子２０の幅ｃを１０ｍｍ、伝搬体１０の伝搬面部１１および背面部１２の幅ａを２０ｍｍとし、中央部の反射面部１７ｃの幅ｂを４ｍｍから２０ｍｍの範囲で変化させ、振動子２０で受信した信号強度（シグナル）を求めた。
その結果は、図５に示すように、内部伝搬波である検出波Ｄが反射凹部１７の反射面部１７ｃで反射した後、受信される信号強度（シグナル）（ａｕ：arbitrary unit）は、反射面部１７ｃの幅ｂが振動子２０の幅ｃと等しいとき（ｂ＝ｃ）、最大となる。この結果に基づき伝搬体１０では、反射凹部１７の反射面部１７ｃの幅ｂを、振動子２０が受信する信号強度が最大となると幅（ｂ＝ｃ）を中心とする所定の範囲、すなわち所定の大きなＳＮ比を確保できる範囲の反射面部１７ｃの幅とすれば良い。例えば反射面部１７ｃの幅ｂを１０ｍｍ±２ｍｍの範囲（８〜１２ｍｍ）とすることで、大きな信号強度を確保することができる。

伝搬体１０は、図１に示すように、側面部１３及び側面部１４で容器８０に設けられた固定部材８１，８２に挟まれることによって固定されている。なお、伝搬体１０は、表面波Ｗの伝搬を阻害しないように、表面波Ｗが伝搬する伝搬面部１１以外の部分で固定されれば、その固定方法は任意である。

伝搬体１０は、図１に示すように、底面部１６の下端が容器８０の底面と距離（長さ）Ｌｄだけ離間して配置される。伝搬体１０における、上面部１５の上端から液面９１までの上下方向に沿った長さ（伝搬体１０が液体９０に浸っていない部分である第１部分１０ａの長さ）Ｌ１と、底面部１６の下端から液面（境界）９１までの上下方向に沿った長さ（伝搬体１０が液体９０に浸っている部分である第２部分１０ｂの長さ）Ｌ２とは、液体９０の増減によって変化する。

振動子（振動発生手段）２０は、図２に示すように、例えば、横波トランスデューサであり、回路基板に実装された圧電素子などを含んで構成される。振動子２０は、伝搬体１０の上面部１５に押しつけられ、伝搬体１０の伝搬面部１１に表面波Ｗを発生させる。つまり、液面位置検出装置１００は、伝搬体１０の伝搬面部１１だけを表面波Ｗが伝搬する一面発振構造とされる。

振動子２０は、伝搬体１０に表面波Ｗを発生させるとともに、表面波Ｗの底面部１６で反射した表面波（反射波）Ｗを受ける送受波部２１を有する。

送受波部２１は、送受信回路３０から供給される電気信号によって振動する。送受波部２１の振動は、伝搬体１０に伝達され、伝搬面部１１の上端に表面波Ｗが発生する。発生した表面波Ｗは、図２（ｂ）に示すように、伝搬面部１１の下端へ向かって伝搬し、底面部１６に伝搬した後、底面部１６で反射して伝搬面部１１の上端へ向かって再び伝搬する。伝搬面部１１の上端へ到達した表面波Ｗは、送受波部２１を振動させる。送受波部２１は、この振動を電気信号に変換して送受信回路３０に供給する。

この実施形態では、表面波Ｗは、超音波（例えば、２０ＫＨｚ以上の音波であればよい。）のパルス（超音波パルス）とされている。また、表面波Ｗは、レイリー波もしくはシュルツ波である。なお、振動子２０は、圧電素子と伝搬体１０との間に介在され、振動の伝わりを効率良くするための超音波用接触媒質を含んでいてもよい。

送受信回路３０は、図１に示すように、振動子２０に接続される。送受信回路３０は、超音波発生回路として、表面波Ｗとして超音波パルスを発生させる電気信号を振動子２０に供給し、振動子２０を振動させる。送受信回路３０は、超音波受信回路として、振動子２０から供給される電気信号を受け取り、受け取った電気信号を増幅、変換する。

具体的には、送受信回路３０は、図１および図２に示すように、表面波Ｗの送波用の電気信号を送受波部２１に供給し、送受波部２１を振動させる。また、表面波Ｗを受けた送受波部２１から供給される電気信号を受け取り、受け取った電気信号を増幅、変換する。

制御部４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、タイマなどから構成されるマイクロコンピュータ、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）変換器、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器などを含んで構成される。制御部４０は、図１に示すように、送受信回路３０に接続される。制御部４０は、送受信回路３０を制御し、送受信回路３０から電気信号を振動子２０の送受波部２１に供給させる。これにより、表面波Ｗを伝搬面部１１に発生させる。また、制御部４０は、送受信回路３０で増幅、変換された、振動子２０の送受波部２１からの電気信号を受け取り、受け取った電気信号に基づいて、後述のように、液面位置を特定する。また、制御部４０は、液面位置検出装置１００の外部の外部装置６０とデータのやり取りが可能になっている。液面位置検出装置１００の液面位置検出のための構成は、以上の通りである。

このように構成された液面位置検出装置１００の動作を、制御部４０が実行する液面位置検出処理（図４参照）を中心に説明する。例えば、制御部４０のＣＰＵが、ＲＡＭをメインメモリとして、ＲＯＭに格納されているプログラムに従って、及びＲＯＭに格納されている各種データを用いて、液面位置検出処理を実行する。制御部４０は、例えば、外部装置６０からの指令に基づいて、液面位置検出処理を開始する。なお、液面位置検出装置１００の反射凹部１７による温度測定および測定温度に基づく温度補正については、液面位置検出処理の説明の後に説明する。

（液面位置検出処理）
液面位置検出処理を開始すると、図４にフローチャートを示すように、制御部４０は、送受信回路３０を介して送受波部２１を振動させ、伝搬面部１１の上端に表面波Ｗを発生させる（ステップＳ１）。

発生した表面波Ｗは、図２（ｂ）に示すように、伝搬面部１１の下端へ向かって伝搬し、平坦な底面部１６で反射した後、再び伝搬面部１１の上端へ向かって伝搬する。伝搬面部１１の上端へ到達した表面波Ｗは、送受波部２１を振動させる。送受波部２１は、この振動を電気信号に変換して送受信回路３０に供給する。送受信回路３０は、供給された電気信号を増幅、変換して制御部４０に供給する。以下では、この増幅、変換された電気信号（つまり、底面部１６への伝搬を経て送受波部２１に到達する表面波Ｗが、送受波部２１に発生させる振動を示す電気信号）を、伝搬波信号とする。このように、送受波部２１から送られた表面波Ｗは、送受波部２１に到達する間に、気体に接触する第１部分１０ａと液体９０に接触する第２部分１０ｂとの境界を二回跨いで伝搬する。

続いて、制御部４０は、ステップＳ１の処理を行ってから伝搬波信号を受信するまでの期間を計測するために、タイマを初期値の０に設定する（ステップＳ２）。当該期間は、送受波部２１が表面波Ｗを発生させたタイミングから、再び送受波部２１が表面波Ｗを受けるタイミングまでの期間であり、要するに、送受波部２１が再び送受波部２１で受けるまでの表面波Ｗの伝搬時間（以下、伝搬時間とする。）である。

続いて、制御部４０は、送受信回路３０から伝搬波信号を受信したか否かを判別する（ステップＳ３）。この判別は、適宜の方法で行うことができるが、例えば、制御部４０は、送受波部２１から供給されて送受信回路３０で増幅、変換された電気信号を取得し、取得した電気信号の電圧に基づく値（例えば、電圧値、電圧値の２乗の所定期間における平均値、前記電圧値又は前記平均値の変化度、電気信号の振幅など）が予めＲＯＭ内に格納された閾値以上となったか否かを判別する。例えば、予め実験によって伝搬波信号を測定しておき、測定結果に基づいて閾値を定めておけばよい。そして、制御部４０は、電気信号の電圧に基づく値が閾値以上となった場合に、伝搬波信号を受信した（ステップＳ３；Ｙｅｓ）と判別する。一方、制御部４０は、電気信号の電圧に基づく値が閾値未満である場合は、伝搬波信号を受信していない（ステップＳ３；Ｎｏ）と判別する。

伝搬波信号を未だ受信していない場合（ステップＳ３；Ｎｏ）、制御部４０は、タイマのタイマ値を＋１などして更新し（ステップＳ４）、再度ステップＳ３の処理を実行する。これにより、制御部４０は、伝搬波信号を受信するまで計時を行う。

伝搬波信号を受信した場合（ステップＳ３；Ｙｅｓ）、制御部４０は、現在のタイマ値を伝搬時間として、例えばＲＡＭに記憶する（ステップＳ５）。

続いて、制御部４０は、ステップＳ５で記憶した伝搬時間に基づいて、液面９１の位置（液面位置）を特定する（ステップＳ６）。

例えば、伝搬時間と液面９１の位置との関係を予め実験などで特定し、特定した関係をテーブル又は演算式としてＲＯＭに格納しておく。制御部４０は、ＲＯＭに格納されたテーブル又は演算式と、伝搬時間に基づいて液面位置を特定する。

続いて、制御部４０は、ステップＳ６で特定した液面９１の位置を外部装置６０に出力する（ステップＳ７）。外部装置６０は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）などの画像表示ディスプレイを含み、当該画像表示ディスプレイに、液面９１の位置を表示する。こうして、液面位置検出装置１００による液面位置検出処理は完了する。

なお、伝搬体１０を合成樹脂で形成した場合は、液体９０に接触する第２部分１０ｂを伝搬する表面波Ｗの伝搬速度（以下、第２音速という。）が、空気に接触する第１部分１０ａを伝搬する表面波Ｗの伝搬速度（以下、第１音速という。）よりも遅くなることが知られている。このため、タイマで計測される伝搬時間は、第２部分１０ｂの長さＬ２が長いほど、長くなる。つまり、容器８０に多く液体９０が入っており容器８０の底面からの液面９１の位置が高いほど、伝搬時間も長くなる。伝搬体１０を形成する合成樹脂としては、表面波Ｗの伝搬時間を検出することができれば、その組成は限定されるものではないが、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）の他に、ポリエチレン、ポリスチレンなどを採用することができる。なお、当該合成樹脂としては、表面波Ｗの伝搬波を観測しやすいＰＰＳが好適であると考えられる。

制御部４０は、液体９０の液面９１の位置に応じて液体接触部分（第２部分１０ｂ）が長くなるほど、長くなる伝搬時間を検出し、検出した伝搬時間に基づいて液面９１の位置を検出する。液面９１の位置は、例えば、伝搬体１０が液体９０に浸る第２部分１０ｂの長さＬ２や、容器８０の底面から液面９１の高さや、長さＬ２や液面９１の高さに応じた値などで表されればよい。容器８０の底面から液面９１の高さは、液体９０の深さであり、長さＬ２＋長さＬｄ（図１参照）で求められる。

（温度補正処理）
次に、液面位置検出装置１００の伝搬体１０に設けた反射凹部１７による温度測定および温度補正について、主に図３を参照して説明する。

振動発生手段を構成する振動子２０は、図３に示すように、送受波部２１の他に、もう一つの送受波部２２を備える。送受波部２２は、伝搬体１０の上面部１５の平面中央部、すなわち２つの側面部１３，１４の中央部上（背面部１２の幅方向中央部上）に押し当てられる。送受波部２２は、上面部１５を介して伝搬体１０の内部を伝搬する内部伝搬波（検出波Ｄ）を発生する。

送受波部２２は、図３に示すように、伝搬体１０に内部伝搬波となる検出波Ｄを発生させるとともに、反射凹部１７の内上面部の反射面部１７ｃで反射した検出波Ｄを受ける。

送受波部２２は、送受信回路３０から供給される電気信号によって振動する（図１参照）。送受波部２２の振動は、伝搬体１０に伝達され、上面部１５に検出波Ｄが発生する。発生した検出波Ｄは、図３に示すように、伝搬体１０の下端へ向かって伝搬し、反射凹部１７の内上面部の反射面部１７ｃで反射した後、伝搬体１０の上端へ向かって伝搬する。上面部１５へ到達した検出波Ｄは、送受波部２２を振動させる。送受波部２２は、この振動を電気信号に変換して送受信回路３０に供給する。

送受波部２２が受ける検出波Ｄは、内部伝搬波であり、液面９１の位置に関係なく、伝搬体１０の温度に依存して音速が変化する。この検出波Ｄを用いて、伝搬体１０の温度を特定し、特定した温度を、表面波Ｗを特定する際の温度補正に利用する。このため、従来の液面位置検出装置に設けていたサーミスタチップなどからなる温度センサを設けずに済む。

送受信回路３０は、検出波Ｄの送波用の電気信号を送受波部２２に供給し、送受波部２２を振動させる。また、検出波Ｄを受けた送受波部２２から供給される電気信号を受け取り、受け取った電気信号を増幅、変換する。

制御部４０は、送受信回路３０を介して、送受波部２２を駆動制御する。また、制御部４０は、送受信回路３０で増幅、変換された、送受波部２２からの電気信号を受け取り、受け取った電気信号に基づいて伝搬体１０の温度を特定する。

制御部４０は、前述の液面位置検出処理で説明した手法と同様な手法で、検出波Ｄの伝搬時間を検出する。

具体的には、制御部４０は、送受波部２２で検出波Ｄを発生させてから、反射凹部１７の反射面部１７ｃで反射した後に、再び送受波部２２が検出波Ｄを受けるまでの時間をタイマ値に基づいて計時する。そして、計時した時間を検出時間としてＲＡＭに記憶する。制御部４０は、このようにして得た、検出時間に基づいて、伝搬体１０の温度を特定する。

既述のように、検出波Ｄは、液面９１の位置に関係なく、伝搬体１０の温度に依存して音速が変化するため、検出時間も、液面９１の位置に関係なく、伝搬体１０の温度に依存して変化する。この特性を利用して、例えば、検出時間と伝搬体１０の温度との関係を予め実験などで特定し、特定した関係をテーブル又は演算式としてＲＯＭに格納しておく。制御部４０は、ＲＯＭに格納されたテーブル又は演算式と、検出時間に基づいて伝搬体１０の温度を特定する。

そして、制御部４０は、以上のように特定した伝搬体１０の温度に基づいて、表面波Ｗの伝搬時間の温度補正を行う。音速は、温度依存性があり、伝搬体１０の温度に応じて変化する。つまり、表面波Ｗの伝搬時間も伝搬体１０の温度に応じて変化する。このため、液面位置の検出精度を保つには、当該温度補正が必要となる。例えば、伝搬体１０の温度と、伝搬時間の補正量や補正係数とを対応付けて構成されるテーブルを予めＲＯＭ内に格納しておき、制御部４０は、テーブルを参照して、特定した伝搬体１０の温度に応じた補正量や補正係数を取得すればよい。そして、制御部４０は、表面波Ｗの伝搬時間に、取得した補正量を加減する演算や、補正係数を乗算する演算を行うことで、表面波Ｗの伝搬時間の温度補正を行えばよい。

なお、制御部４０は、テーブルに限らず、音速の温度依存性を表す式（近似式であってもよい）をＲＯＭ内に格納しておき、当該式を用いて、伝搬時間または液面位置の補正量や補正係数を求めてもよい。伝搬時間や液面位置の温度補正手法は、公知のテーブル校正法や演算法を適宜用いることができ、任意である。

また、以上の温度補正処理は、検出波Ｄが、表面波Ｗと干渉しない限りにおいては、前述の液面位置検出処理の中に組み込み、検出波Ｄの発生タイミングを、表面波Ｗの発生タイミングと同時にしてもよい。また、温度補正処理は、液面位置検出処理とは独立した処理として実行されてもよい。

このような液面位置検出装置１００では、伝搬体１０は、背面部１２に開口し、２つの側面部１３，１４の間に位置させて反射凹部１７を形成し、検出波Ｄを反射凹部１７で反射させることで、反射凹部１７の外側では検出波Ｄが透過して反射せず、反射凹部１７だけで反射する伝搬信号を送受波部２２で受けることができ、ノイズ成分のない伝搬信号によってＳＮ比を高めることができる。これにより、温度検出精度を向上することができる。
また、反射凹部１７を２つの側面部１３、１４の中央部に形成し、側面部１３，１４を貫通させずに両側に肉厚部を残して形成することで、伝搬体１０の剛性を高めることができ、これまでの側面部１３，１４の間を貫通させる場合のような伝搬体１０の反りの発生を防止することができる。

伝搬体１０は、反射凹部１７が２つの側面部１３，１４の中央部に配置され、反射凹部１７の反射面部１７ｃが平坦面とされているので、反射面部１７ｃで反射する内部伝搬波を直角に反射させ、反射波として伝搬体１０の上面部１５に伝搬させることができる。これにより、信号強度の高い検出波Ｄを送受波部２２で受けることになり、ＳＮ比を高めて温度検出精度を向上することができる。
このように反射凹部１７は、反射面部１７ｃを平坦面として検出波Ｄの反射波を受けることができればよく、反射凹部１７の横断面形状は、矩形に限らず半円形や逆台形などであっても良く、反射面部１７ｃで検出波Ｄを送受波部２２に向けて反射できればよい。

伝搬体１０は、反射凹部１７の反射面部１７ｃの幅ｂが検出波（内部伝搬波）Ｄを発生する振動子（振動発生手段）２０の幅ｃより大きくしてあるので、検出波Ｄを幅の広い反射面部１７ｃで効率よく反射させることができ、信号強度の高い検出波ＤとしてＳＮ比を高めて温度検出精度を向上することができる。

伝搬体１０は、検出波（内部伝搬波）Ｄを発生する振動子（振動発生手段）２０の幅ｃを、反射凹部１７の反射面部１７ｃの幅ｂと同一幅を中心とするＳＮ比を大きくできる範囲の幅にしたので、反射面部１７ｃで効率よく反射させ、ＳＮ比を高めて温度検出精度を向上することができる。

本発明は以上の実施形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、変更（構成要素の削除も含む）を加えることが可能である。

（変形例）
以上では、検出波（内部伝搬波）Ｄを発生する送受波部２２を１つで構成したが、これに加えてさらに送受波部を設けて複数で構成してもよく、各送受波部による検出波によって温度補正処理を行うようにしても良い。

液面位置検出は、液面９１の詳細な位置を検出すること（上記のように、容器８０の底面からの液面９１の高さを検出すること）のほか、液面９１の位置を何段階かに分けて現在の液面９１の位置がどの段階に属するかを検出することなども含む。また、制御部４０が液面位置検出後に外部装置６０に表示させる画像等の表示は、液面位置そのものを示していなくともよく、液面位置に応じた液体９０の量を示していてもよい。

また、伝搬体１０は合成樹脂製とし、液体９０の液面位置に応じて第２部分１０ｂ（液体接触部分）が長くなるほど伝搬時間が長くなることが好ましく、第２部分１０ｂを伝搬する表面波Ｗの速さと、第１部分１０ａ（液体９０から露出する部分）を伝搬する表面波Ｗの速さとの差がより顕著となる方が好ましい。しかしながら、以上に説明した手法で液面位置を検出することができれば、伝搬体１０を金属で構成してもよい。

液面位置検出対象の液体９０の種類は、水、ガソリン、洗浄液などに限られず任意であり、液体９０であれば良く、単一の液体９０だけでなく、複数の液体９０が混合されているものであってもよい。また、液体９０と微粒子などが分散されたコロイド溶液であってもよい。また、液面９１の上は空気以外の他の気体であってもよく、真空であってもよい。

例えば、容器８０は、車両に搭載される燃料タンクであってもよい。この場合、液体９０は、ガソリンなどの燃料になる。このような場合、伝搬体１０は、例えば、燃料タンクに取り付けられる、燃料タンクから燃料を取り出す燃料ポンプを備える燃料圧送ユニットなどに取り付けられてもよい。なお、このような燃料タンクの場合、耐薬品性などの観点から伝搬体１０として使用される樹脂は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）が用いられることが多いが、これらの中では、検出信号のＳ／Ｎ比が良いＰＰＳを用いることが好ましい。

ＰＰＳとしては、直鎖型、架橋型、反架橋型などがあり、さらに、ガラス繊維や無機フィラーなどのフィラー（添加材料）を添加したものなどがあるが、伝搬体１０に用いるＰＰＳとしては各種のＰＰＳを用いることができる。直鎖型、架橋型、反架橋型などの違い、フィラーの添加の有無やフィラーの種類の違いなどによる、表面波や板波の伝搬の状態（例えば、Ｓ／Ｎ比が良好なこと、表面波などの音速など）への影響は小さいものと考えられる。

表面波Ｗは、レイリー波以外のものであってもよい。表面波Ｗは、超音波よりも低い周波数の音波であってもよい。また、表面波Ｗは、パルス波でなくてもよく、例えば、バースト波などであってもよい。また、板波もパルス波やバースト波などであればよい。

以上、説明したように液面位置検出装置１００は、液体９０に浸り、液体９０の液面位置（液面９１の位置）に応じて液体９０に浸る境界が変位する、超音波振動が伝搬する伝搬体１０と、伝搬体１０に超音波振動を発生させる振動発生手段２０と、振動発生手段２０によって発生した超音波振動が伝搬体１０の第１箇所から境界を跨いで第２箇所まで伝搬する伝搬時間に基づいて液面位置を検出する検出手段（送受信回路３０と制御部４０）と、を備え、伝搬体１０は、正面である超音波振動の表面波が伝搬する伝搬面部１１と、伝搬面部１１の背面である背面部１２と、伝搬面部１１と背面部１２とを繋ぐ２つの側面部１３，１４と、伝搬面部１１と背面部１２とを繋ぐとともに、２つの側面部１３，１４を繋ぐ上面部１５および底面部１６と、背面部１２に開口し、２つの側面部１３，１４の間に位置する反射凹部１７と、を備え、反射凹部１７で超音波振動の内部伝搬波を反射させる。
かかる構成によれば、伝搬体１０は、背面部１２に開口し２つの側面部１３，１４の間に位置させて反射凹部１７を形成し、検出波（内部伝搬波）Ｄを反射凹部１７で反射させることで、反射凹部１７の外側では検出波Ｄが透過して反射せず、反射凹部１７だけで反射する伝搬信号を送受波部（検出手段）２２で受けることができ、ノイズ成分のない伝搬信号によってＳＮ比を高めることができる。これにより、温度検出精度を向上することができる。
また、反射凹部１７を２つの側面部１３、１４の中央部に形成し、側面部１１３，１４を貫通させずに両側に肉厚部を残して形成することで、伝搬体１０の剛性を高めることができ、これまでの側面部１３，１４の間を貫通させる場合の伝搬体１０の反りの発生を防止することができる。

液面位置検出装置１００では、伝搬体１０は、反射凹部１７が２つの側面部１３，１４の中央部に配置され、反射凹部１７の反射面部１７ｃは、平坦面である。
かかる構成によれば、反射面部１７ｃで反射する検出波（内部伝搬波）Ｄを直角に反射させ、反射波として伝搬体１０の上面部１５に伝搬させることができる。これにより、信号強度の高い検出波Ｄを送受波部２２で受けることができ、ＳＮ比を高めて温度検出精度を向上することができる。

液面位置検出装置１００では、伝搬体１０は、反射凹部１７の反射面部１７ｃの幅ｂが検出波（内部伝搬波）Ｄを発生する振動子（振動発生手段）２０の幅ｃより大きい。
かかる構成によれば、検出波Ｄを幅の広い反射面部１７ｃで効率よく反射させることができ、信号強度の高い検出波ＤとしてＳＮ比を高めて温度検出精度を向上することができる。

液面位置検出装置１００では、伝搬体１０は、検出波（内部伝搬波）Ｄを発生する振動子（振動発生手段）２０の幅ｃを、反射凹部１７の反射面部１７ｃの幅ｂと同一幅を中心とするＳＮ比を大きくできる範囲の幅としている。
かかる構成によれば、反射面部１７ｃで効率よく反射させ、ＳＮ比を高めて温度検出精度を向上することができる。

以上の説明では、本発明の理解を容易にするために、公知の技術的事項の説明を適宜省略した。

１００…液面位置検出装置
１０…伝搬体
１０ａ…第１部分、１０ｂ…第２部分
１１…伝搬面部
１２…背面部
１３，１４…側面部
１５…上面部（端面部）
１６…底面部
１７…反射凹部
１７ａ、１７ｂ…内側面部
１７ｃ…反射面部（内上面部）
１７ｄ…内底面部
２０…振動子（振動発生手段）
２１…送受波部
２２…送受波部
Ｗ…表面波
Ｄ…検出波（内部伝搬波）
３０…送受信回路（検出手段）
４０…制御部（検出手段）
Ｌｄ…容器底面から伝搬体底面部までの距離
Ｌ１…伝搬体が液体に浸っていない部分の長さ
Ｌ２…伝搬体が液体に浸る部分の長さ
ａ…伝搬体の幅（伝搬面部の幅、背面部の幅）
ｂ…反射面部の幅
ｃ…振動子の幅（振動発生手段の幅）
ｄ…背側面部から側面部までの幅（距離）

Claims (4)

1. 液体に浸り、前記液体の液面位置に応じて前記液体に浸る境界が変位する、超音波振動が伝搬する伝搬体と、
   前記伝搬体に前記超音波振動を発生させる振動発生手段と、
   前記振動発生手段によって発生した前記超音波振動を前記伝搬体の第１箇所から前記境界を跨いで第２箇所まで伝搬する伝搬時間に基づいて前記液面位置を検出する検出手段と、を備え、
   前記伝搬体は、
   正面である前記超音波振動の表面波が伝搬する伝搬面部と、
   前記伝搬面部の背面である背面部と、
   前記伝搬面部と前記背面部とを繋ぐ２つの側面部と、
   前記伝搬面部と前記背面部とを繋ぐとともに、前記２つの側面部を繋ぐ上面部および底面部と、
   前記背面部に開口し前記２つの側面部の間に位置する反射凹部と、を備え、
   前記反射凹部で前記超音波振動の内部伝搬波を反射させる、
   ことを特徴とする液面位置検出装置。
2. 前記伝搬体は、前記反射凹部が前記２つの側面部の中央部に配置され、前記反射凹部の反射面部は、平坦面である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の液面位置検出装置。
3. 前記伝搬体は、前記反射凹部の前記反射面部の幅が前記内部伝搬波を発生する前記振動発生手段の幅より大きい、
   ことを特徴とする請求項２に記載の液面位置検出装置。
4. 前記伝搬体は、前記内部伝搬波を発生する前記振動発生手段の幅を、前記反射凹部の前記反射面部の幅と同一幅を中心とするＳＮ比を大きくできる範囲の幅とした、
   ことを特徴とする請求項３に記載の液面位置検出装置。

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