JP2023104128A - Surface wave detection device and liquid type identification device - Google Patents

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JP2023104128A JP2022004939A JP2022004939A JP2023104128A JP 2023104128 A JP2023104128 A JP 2023104128A JP 2022004939 A JP2022004939 A JP 2022004939A JP 2022004939 A JP2022004939 A JP 2022004939A JP 2023104128 A JP2023104128 A JP 2023104128A
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亮 坂井
Akira Sakai
えみい 粉川
Emii Konakawa
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Abstract

To provide a surface wave detection device and a liquid type identification device that can be miniaturized by shortening a surface wave propagation path as much as possible.SOLUTION: A surface wave detection device includes: a propagation body 10 immersed in liquid 4 and propagating ultrasonic vibrations; a piezoelectric element 30 for generating ultrasonic vibration in the propagating body 10; and a mounting portion 21b on which the piezoelectric element 30 is mounted. The propagation body 10 has a propagation surface 11 on which the surface wave Ws of ultrasonic vibration propagates, and a bottom surface 15 provided at a position facing the mounting portion 21b. The piezoelectric element 30 is configured to be capable of generating a surface wave Ws on the propagation surface 11 from the mounting portion 21b toward the bottom surface 15 and detecting the surface wave Ws reflected to the mounting portion 21b from the reflecting portion 11a provided on the bottom surface 15. The mounting portion 21b is provided with a recessed portion M recessed toward the bottom surface 15, and a vibration absorbing portion 17 is arranged in the recessed portion M, which is able to, among vibrations, absorb inner wall propagating wave Wi which propagates to inner wall portion 16a of the recessed portion M.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、表面波検出装置及び液種特定装置に関する。 The present invention relates to a surface wave detection device and a liquid type identification device.

例えば、特許文献1には、圧電素子によって、液体に浸る伝搬体に超音波振動を与えて伝搬体の伝搬面に表面波を発生させるとともに伝搬体の内部に内部伝搬波を発生させ、反射した表面波及び反射した内部伝搬波を検出する(つまり容器の収容される液体の液面位置を検出する)技術が開示されている。この場合、圧電素子は、圧電素子を収容する素子収容部に設けられた被載置部に載置され、伝搬体は、その最下部に設けられた反射部によって表面波を反射させ、その途中に設けられた溝によって内部伝搬波を反射させる構成となっている。 For example, in Patent Literature 1, a piezoelectric element applies ultrasonic vibration to a propagating body immersed in a liquid to generate surface waves on the propagating surface of the propagating body and to generate internal propagation waves inside the propagating body, which are reflected Techniques for detecting surface waves and reflected internally propagating waves (that is, detecting the level of liquid contained in a container) are disclosed. In this case, the piezoelectric element is mounted on a mounting portion provided in an element housing portion that houses the piezoelectric element, and the propagating body reflects the surface wave by a reflecting portion provided at the bottom of the propagating body. The internal propagation wave is reflected by grooves provided in the .

特開2016-138850号公報JP 2016-138850 A

特許文献1に記載の技術においては、表面波と内部伝搬波とが重畳しないように伝搬体の途中に前記溝が形成されていることから、圧電素子が載置される被載置部から前記反射部側となる伝搬体の最下部までの長さである表面波伝搬経路をある程度、長くし、容器に収容される液体の液面位置を検出していた。しかしながら、容器の深さがそれほど深くない状況下において、当該表面波伝搬経路がある程度長いと、容器内に伝搬体を収容すること自体が困難となり、この点で更なる改良の余地が残されていた。 In the technique described in Patent Document 1, since the groove is formed in the middle of the propagating body so that the surface wave and the internal propagating wave do not overlap, the above-described The surface wave propagation path, which is the length to the lowest part of the propagating body on the side of the reflecting part, is lengthened to some extent to detect the surface position of the liquid contained in the container. However, when the depth of the container is not so deep, if the surface wave propagation path is long to some extent, it becomes difficult to accommodate the propagating body in the container. rice field.

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、表面波伝搬経路を極力短くして小型化を実現し得る表面波検出装置及び液種特定装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a surface wave detection device and a liquid type identification device which can be miniaturized by shortening the surface wave propagation path as much as possible.

上記目的を達成するため、本発明の第1の観点に係る表面波検出装置は、液体に浸るとともに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圧電素子と、前記圧電素子が載置される被載置部と、を備え、前記伝搬体は、前記超音波振動の表面波が伝搬する伝搬面と、前記被載置部と対向する位置に設けられる対向部と、を有し、前記圧電素子は、前記被載置部から前記対向部に向けて前記伝搬面に前記表面波を発生させるとともに前記対向部に設けられた反射部から前記被載置部へと反射した前記表面波を検出可能に構成され、前記被載置部には、前記対向部に向けて凹んだ窪み部が設けられ、前記窪み部には、前記超音波振動のうち前記窪み部の内壁部に伝搬する内壁伝搬波を吸収可能な振動吸収部が配置されている。 In order to achieve the above object, a surface wave detection device according to a first aspect of the present invention includes a propagating body that is immersed in a liquid and propagates ultrasonic vibrations, and a piezoelectric element that causes the propagating body to generate the ultrasonic vibrations. and a mounting portion on which the piezoelectric element is mounted, wherein the propagating body comprises a propagating surface through which the surface wave of the ultrasonic vibration propagates, and a facing surface provided at a position facing the mounting portion. and a section, wherein the piezoelectric element generates the surface wave on the propagation surface from the mounting section toward the facing section, and transmits the surface wave from the reflecting section provided on the facing section to the mounting section. The receiving part is provided with a recessed part recessed toward the facing part, and the recessed part receives the ultrasonic vibration from the recessed part. A vibration absorbing portion capable of absorbing an inner wall propagating wave propagating to the inner wall portion of the portion is arranged.

上記目的を達成するため、本発明の第2の観点に係る液種特定装置は、表面波検出装置と、前記圧電素子が検出した前記表面波の伝搬時間に基づいて前記液体の種類を特定する特定部と、を備える。 In order to achieve the above object, a liquid type identification device according to a second aspect of the present invention identifies the type of the liquid based on the propagation time of the surface wave detected by the surface wave detection device and the piezoelectric element. a specific part;

本発明によれば、所期の目的を達成でき、表面波伝搬経路を極力短くして小型化を実現し得る表面波検出装置及び液種特定装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a surface wave detection device and a liquid type identification device that can achieve the intended purpose and can be miniaturized by shortening the surface wave propagation path as much as possible.

本発明の第1実施形態による液面位置検出装置の概略構成図。1 is a schematic configuration diagram of a liquid level detection device according to a first embodiment of the present invention; FIG. 同実施形態による伝搬体、素子収容部及び圧電素子の概略断面図。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a propagating body, an element accommodating portion, and a piezoelectric element according to the same embodiment; 同実施形態による伝搬体及び素子収容部の正面図。FIG. 4 is a front view of a propagating body and an element accommodating portion according to the same embodiment; 図3のA-A断面図(ハッチングは省略)。AA sectional view of FIG. 3 (hatching is omitted). 伝搬体に超音波振動を与えたときに圧電素子に入力される波を示す模式図。FIG. 4 is a schematic diagram showing waves input to a piezoelectric element when ultrasonic vibration is applied to a propagating body; 本発明の第2実施形態による液種特定装置の概略構成図。FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a liquid type identification device according to a second embodiment of the present invention; 本発明の第3実施形態による伝搬面と直交する方向に沿った伝搬体の断面図(ハッチングは省略)。FIG. 3 is a cross-sectional view of a propagating body along a direction perpendicular to the propagating surface according to the third embodiment of the present invention (hatching is omitted);

本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1実施形態)第1実施形態による液面位置検出装置100は、図1に示すように、表面波検出装置1と、制御部2と、を備える。液面位置検出装置100は、容器3内に入れられた液体4の液面4aの位置(以下、液面位置とも言う。)を検出する。液体4の量の増減に伴い、液面4aは上下する。 (First Embodiment) A liquid level detection device 100 according to the first embodiment comprises a surface wave detection device 1 and a control section 2, as shown in FIG. The liquid level detection device 100 detects the position of the liquid level 4a of the liquid 4 contained in the container 3 (hereinafter also referred to as the liquid level position). As the amount of the liquid 4 increases or decreases, the liquid level 4a rises and falls.

表面波検出装置1は、図1に示すように、液体4に浸る伝搬体10と、素子収容部20と、圧電素子30と、フランジ部40と、を備える。 The surface wave detection device 1 includes, as shown in FIG. 1, a propagating body 10 immersed in a liquid 4, an element accommodating portion 20, a piezoelectric element 30, and a flange portion 40. As shown in FIG.

以下では、各図に示すように、伝搬体10の長手方向に延びるZ軸や、後述の伝搬面11の法線方向に延びるY軸や、Y及びZ軸と直交するX軸を用いて、表面波検出装置1の構成を説明する場合がある。また、X、Y、Z軸の各軸に沿う方向をその軸方向とする。さらに、X、Y、Zの各軸の矢印が向く方向を「+」方向とし、その逆方向を「-」方向とする。つまり、X軸に沿う方向はX方向である。矢印の向きも考慮すると、X軸の矢印が向く方向が+X方向であり、その逆方向が-X方向である。Y、Z軸についても同様である。 Hereinafter, as shown in each figure, the Z-axis extending in the longitudinal direction of the propagating body 10, the Y-axis extending in the normal direction of the propagation surface 11 described later, and the X-axis orthogonal to the Y and Z axes are used to The configuration of the surface wave detection device 1 may be described. Also, the directions along the X, Y, and Z axes are defined as the axial directions. Further, the direction in which the arrows of the X, Y, and Z axes point is the "+" direction, and the opposite direction is the "-" direction. That is, the direction along the X axis is the X direction. Considering the directions of the arrows, the direction in which the X-axis arrow points is the +X direction, and the opposite direction is the -X direction. The same applies to the Y and Z axes.

伝搬体10は、後述の表面波Wsを含む超音波振動(超音波)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。 The propagating body 10 propagates ultrasonic vibrations (ultrasonic waves) including surface waves Ws, which will be described later, and is made of a synthetic resin such as PPS (polyphenylene sulfide), for example.

伝搬体10は、Z軸方向に延び、概ね四角柱状に形成されている。伝搬体10は、図4に示すように、断面形状が概ねH状をなし、伝搬面11と、裏面12と、第1側面13と、第2側面14と、第1リブR1と、第2リブR2と、第3リブR3と、第4リブR4と、を有する。また、伝搬体10は、図1、図2に示す底面15、後述する窪み部の一部である凹部16、及び振動吸収部17を有する。 The propagating body 10 extends in the Z-axis direction and is generally shaped like a quadrangular prism. As shown in FIG. 4, the propagating body 10 has a substantially H-shaped cross section, and includes a propagating surface 11, a back surface 12, a first side surface 13, a second side surface 14, a first rib R1, and a second side surface 14. It has a rib R2, a third rib R3, and a fourth rib R4. Further, the propagating body 10 has a bottom surface 15 shown in FIGS. 1 and 2, a concave portion 16 which is a part of a concave portion to be described later, and a vibration absorbing portion 17. As shown in FIG.

伝搬面11は、伝搬体10のうち表面波Wsが伝搬する主要部分であり、図3に示すようにZ方向(所定方向)に延びる帯状をなす。伝搬面11の-Z方向の端は、表面波Wsが反射する反射部11aとして機能する。 The propagation surface 11 is a main portion of the propagating body 10 through which the surface wave Ws propagates, and has a strip shape extending in the Z direction (predetermined direction) as shown in FIG. The −Z-direction end of the propagation surface 11 functions as a reflecting portion 11a that reflects the surface wave Ws.

裏面12は、図1、図2、図4に示すように、伝搬体10における伝搬面11の反対側に位置する。裏面12もZ方向に延びる帯状をなす。超音波振動の表面波Wsが伝搬する伝搬面11は-Y方向に向き、裏面12は+Y方向に向く。伝搬面11と裏面12は、ZX平面と平行である。なお、図1では、伝搬体10及び素子収容部20を-X方向から見た側面図で表した。また、図2は、伝搬体10、素子収容部20及び圧電素子30をYZ平面と平行な面で切った断面図である。 The back surface 12 is located on the opposite side of the propagating body 10 from the propagating surface 11, as shown in FIGS. The back surface 12 also has a strip shape extending in the Z direction. The propagation surface 11 on which the surface wave Ws of the ultrasonic vibration propagates is oriented in the -Y direction, and the back surface 12 is oriented in the +Y direction. Propagation surface 11 and back surface 12 are parallel to the ZX plane. Note that FIG. 1 shows a side view of the propagating body 10 and the element accommodating portion 20 as seen from the -X direction. FIG. 2 is a cross-sectional view of the propagating body 10, the element accommodating portion 20, and the piezoelectric element 30 taken along a plane parallel to the YZ plane.

図4に示すように、第1側面13は-X方向に向き、第2側面14は+X方向に向く。第1側面13と第2側面14は、YZ平面と平行である。 As shown in FIG. 4, the first side face 13 faces the -X direction and the second side face faces the +X direction. The first side surface 13 and the second side surface 14 are parallel to the YZ plane.

第1リブR1と第2リブR2は、図4に示すように、伝搬面11が向く方向(-Y方向)に突起するとともに、図3に示すように、Z方向に延びる。第1リブR1及び第2リブR2は、図4に示すように、伝搬面11の幅方向(X方向)において伝搬面11を挟んで互いに対向する。例えば、第1リブR1及び第2リブR2のそれぞれの主面(-Y方向に向く面)は、伝搬面11と平行である。また、第1リブR1と第2リブR2の伝搬面11からの高さ(Y方向の高さ)は等しく、表面波Wsの波長λ以上に設定されることが好ましい。 The first rib R1 and the second rib R2 protrude in the direction in which the propagation surface 11 faces (-Y direction), as shown in FIG. 4, and extend in the Z direction, as shown in FIG. The first rib R1 and the second rib R2 face each other across the propagation surface 11 in the width direction (X direction) of the propagation surface 11, as shown in FIG. For example, the main surfaces of the first ribs R1 and the second ribs R2 (surfaces facing the -Y direction) are parallel to the propagation plane 11. As shown in FIG. Moreover, the heights (heights in the Y direction) of the first ribs R1 and the second ribs R2 from the propagation surface 11 are preferably the same, and are set equal to or greater than the wavelength λ of the surface wave Ws.

第1リブR1の基端部には、伝搬面11と繋がる曲面S1が形成されている。具体的には、曲面S1は、第1リブR1の内面(+X方向に向く面)であって第2リブR2と対向する第1対向面So1と、伝搬面11とを繋ぐ。第2リブR2の基端部には、伝搬面11と繋がる曲面S2が形成されている。具体的には、曲面S2は、第2リブR2の内面(-X方向に向く面)であって第1リブR1と対向する第2対向面So2と、伝搬面11とを繋ぐ。ここで、実際には、圧電素子30の振動による表面波Wsは、伝搬面11だけでなく伝搬面11の周囲にも発生する。上記のような曲面S1、S2を設けることにより、伝搬体10に発生する表面波Wsを伝搬面11に集めることができ、伝搬面11を伝搬する表面波Wsの指向性を高めることができる。 A curved surface S1 connected to the propagation surface 11 is formed at the base end portion of the first rib R1. Specifically, the curved surface S1 connects the propagation surface 11 with the first opposing surface So1 that is the inner surface (the surface facing the +X direction) of the first rib R1 and faces the second rib R2. A curved surface S2 connected to the propagation surface 11 is formed at the base end portion of the second rib R2. Specifically, the curved surface S2 connects the propagation surface 11 with the second opposing surface So2, which is the inner surface of the second rib R2 (the surface facing the −X direction) and faces the first rib R1. Here, actually, the surface wave Ws due to vibration of the piezoelectric element 30 is generated not only on the propagation surface 11 but also around the propagation surface 11 . By providing the curved surfaces S1 and S2 as described above, the surface waves Ws generated in the propagating body 10 can be collected on the propagation surface 11, and the directivity of the surface waves Ws propagating on the propagation surface 11 can be enhanced.

また、図3に示すように、第1リブR1と第2リブR2の間隔Dは、圧電素子30の幅と略等しく設定されている。具体的に、第1リブR1と第2リブR2の間隔Dとは、第1対向面So1と第2対向面So2の間隔である。この構成により、伝搬面11以外の部分に不要な表面波Wsが発生することを抑制することができる。なお、間隔Dが圧電素子30の幅と略等しいとは、間隔Dが圧電素子30の幅と等しいことだけでなく、伝搬面11の幅が圧電素子30の幅と等しいことも含む。つまり、圧電素子30の幅は、間隔D以下であって、伝搬面11の幅以上の範囲であることが好ましい。 Further, as shown in FIG. 3, the distance D between the first rib R1 and the second rib R2 is set substantially equal to the width of the piezoelectric element 30. As shown in FIG. Specifically, the interval D between the first rib R1 and the second rib R2 is the interval between the first opposing surface So1 and the second opposing surface So2. With this configuration, it is possible to suppress the generation of unnecessary surface waves Ws on portions other than the propagation surface 11 . The fact that the interval D is substantially equal to the width of the piezoelectric element 30 includes not only that the interval D is equal to the width of the piezoelectric element 30 , but also that the width of the propagation surface 11 is equal to the width of the piezoelectric element 30 . That is, it is preferable that the width of the piezoelectric element 30 is equal to or less than the interval D and equal to or greater than the width of the propagation surface 11 .

第3リブR3と第4リブR4は、図4に示すように、裏面12が向く方向(+Y方向)に突起する。また、第3リブR3と第4リブR4は、第1リブR1及び第2リブR2と同様にZ方向に延びる。第3リブR3及び第4リブR4は、図4に示すように、裏面12の幅方向(X方向)において裏面12を挟んで互いに対向する。例えば、第3リブR3及び第4リブR4のそれぞれの主面(+Y方向に向く面)は、裏面12と平行である。 As shown in FIG. 4, the third rib R3 and the fourth rib R4 protrude in the direction in which the back surface 12 faces (+Y direction). Also, the third rib R3 and the fourth rib R4 extend in the Z direction, like the first rib R1 and the second rib R2. The third rib R3 and the fourth rib R4 face each other across the back surface 12 in the width direction (X direction) of the back surface 12, as shown in FIG. For example, main surfaces (surfaces facing the +Y direction) of the third ribs R3 and the fourth ribs R4 are parallel to the back surface 12 .

例えば、第3リブR3の内面(+X方向に向く面)であって第4リブR4と対向する第3対向面So3と、裏面12とのなす角は、直角に設定されている。例えば、第4リブR4の内面(-X方向に向く面)であって第3リブR3と対向する第4対向面So4と、裏面12とのなす角も、直角に設定されている。第1リブR1及び第2リブR2に加えて、第3リブR3及び第4リブR4を設けることにより、伝搬体10の断面二次モーメントを向上させ、振動共振に対する耐力を向上させることができる。なお、第3リブR3及び第4リブR4の高さ(裏面12から+Y方向への高さ)は、設計に応じて任意に設定可能である。 For example, the angle between the back surface 12 and the third facing surface So3, which is the inner surface (the surface facing the +X direction) of the third rib R3 and faces the fourth rib R4, is set at a right angle. For example, the angle between the back surface 12 and the fourth opposing surface So4, which is the inner surface of the fourth rib R4 (the surface facing the -X direction) and faces the third rib R3, is also set at a right angle. By providing the third rib R3 and the fourth rib R4 in addition to the first rib R1 and the second rib R2, the geometrical moment of inertia of the propagating body 10 can be improved, and the resistance to vibration resonance can be improved. The height of the third rib R3 and the fourth rib R4 (the height from the back surface 12 in the +Y direction) can be arbitrarily set according to the design.

底面15は、図1、図2に示すように、伝搬面11と裏面12とを繋ぐ傾斜面であり、素子収容部20に備えられる後述する被載置部と対向する(向かい合う)位置に設けられる。底面15は、伝搬面11となす角が鋭角で、裏面12となす角が鈍角の面である。底面15により、伝搬体10の先端部は先細りの形状をなす。底面15の傾斜によって、伝搬面11を-Z方向に伝搬する表面波Wsが、裏面12に回り込むことを抑制することができ、伝搬体10の反射部11aで反射して再び伝搬面11を伝搬する表面波Wsを、効率良く圧電素子30に向かわせることができる。なお、伝搬体10の最下部に位置する底面15は、後述する特許請求の範囲に記載された対向部に相当する。 As shown in FIGS. 1 and 2, the bottom surface 15 is an inclined surface that connects the propagation surface 11 and the back surface 12, and is provided at a position that faces (faces) a mounting portion, which is provided in the element housing portion 20 and will be described later. be done. The bottom surface 15 forms an acute angle with the propagation surface 11 and forms an obtuse angle with the back surface 12 . The bottom surface 15 forms a tapered shape at the tip of the propagating body 10 . Due to the inclination of the bottom surface 15, the surface wave Ws propagating in the −Z direction on the propagation surface 11 can be suppressed from going around the back surface 12, reflected by the reflecting portion 11a of the propagation body 10, and propagated on the propagation surface 11 again. The surface wave Ws generated by the wave can be directed toward the piezoelectric element 30 efficiently. The bottom surface 15 positioned at the bottom of the propagating body 10 corresponds to a facing portion described in the claims to be described later.

凹部16は、図2に示すように伝搬体10と素子収容部20との境界部分から底面15に向けて凹んだくり抜き孔として構成される。凹部16は、屹立した立壁形状からなる4つの内壁部16aと、凹部16のーZ方向(伝搬体10の底面15側)に設けられる底壁部16bと、内壁部16aと底壁部16bとで囲まれた領域となる空洞領域16cとを備える。 As shown in FIG. 2, the recessed portion 16 is formed as a hollow hole that is recessed from the boundary portion between the propagating body 10 and the element accommodating portion 20 toward the bottom surface 15 . The concave portion 16 has four inner wall portions 16a each having a shape of an upright wall, a bottom wall portion 16b provided in the -Z direction of the concave portion 16 (on the side of the bottom surface 15 of the propagating body 10), and the inner wall portion 16a and the bottom wall portion 16b. and a cavity region 16c that is a region surrounded by .

概ねZ方向に延びる凹部16(後述する窪み部)の4つの内壁部16aは、伝搬面11と平行な一対の対向面P1、P2と、伝搬面11と直交する他の一対の対向面P3、P4とを備える。一対の対向面P1、P2のうち、対向面P1は伝搬面11側(ーY方向)に設けられ、対向面P2は裏面12側(+Y方向)に設けられる。また、他の一対の対向面P3、P4のうち、対向面P3は第1側面13側(-X方向)に設けられ、対向面P4は第2側面14側(+X方向)に設けられる。 The four inner wall portions 16a of the concave portion 16 (hollow portion described later) extending generally in the Z direction are composed of a pair of opposing surfaces P1 and P2 parallel to the propagation surface 11, another pair of opposing surfaces P3 orthogonal to the propagation surface 11, and P4. Of the pair of opposing surfaces P1 and P2, the opposing surface P1 is provided on the propagation surface 11 side (-Y direction), and the opposing surface P2 is provided on the back surface 12 side (+Y direction). Further, of the other pair of opposing surfaces P3 and P4, the opposing surface P3 is provided on the first side surface 13 side (−X direction), and the opposing surface P4 is provided on the second side surface 14 side (+X direction).

振動吸収部17は、ニトリルゴム等のエラストマーによって直方体形状に形成され、図4に示すように4つの内壁部16aと底壁部16bとに当接した状態で凹部16の空洞領域16cに埋設(配置)される。振動吸収部17は、圧電素子30の駆動によって、伝搬体10に発生する超音波振動(超音波)のうち、凹部16(前記窪み部)の内壁部16a(具体的には4つの内壁部16aのうち一対の対向面P1、P2)に伝搬する後述する内壁伝搬波を吸収する機能を有している。そして、前記内壁伝搬波を吸収可能な振動吸収部17は、空洞領域16cにて不動状態となるように凹部16(前記窪み部)に配置されることが望ましい。 The vibration absorbing portion 17 is made of elastomer such as nitrile rubber and has a rectangular parallelepiped shape, and as shown in FIG. placed). The vibration absorber 17 absorbs ultrasonic vibrations (ultrasonic waves) generated in the propagating body 10 by driving the piezoelectric element 30, and absorbs the inner wall portions 16a (specifically, the four inner wall portions 16a) of the concave portion 16 (the concave portion). It has a function of absorbing inner wall propagating waves, which will be described later, propagating to the pair of opposing surfaces P1 and P2). The vibration absorbing portion 17 capable of absorbing the inner wall propagating wave is preferably arranged in the concave portion 16 (the hollow portion) so as to be immovable in the cavity region 16c.

なお、ここでの振動吸収部17は、凹部16(前記窪み部)に備えられる4つの内壁部16aと底壁部16bとに当接した状態で空洞領域16c(前記窪み部)に配置されているが、振動吸収部17は、前記内壁伝搬波を吸収すべく、一対の対向面P1、P2のみもしくは一対の対向面P1、P2と底壁部16bとに当接した状態で空洞領域16c(前記窪み部)に配置されていてもよい。 Note that the vibration absorbing portion 17 here is arranged in the cavity region 16c (the recess) while being in contact with the four inner wall portions 16a and the bottom wall portion 16b provided in the recess 16 (the recess). However, in order to absorb the inner wall propagating wave, the vibration absorbing portion 17 is formed in the hollow region 16c ( above-mentioned hollow portion).

素子収容部20は、図2に示すように、伝搬体10の+Z方向に位置し、圧電素子30を収容する。例えば、素子収容部20は、伝搬体10と同一材料で、一体に形成されている。素子収容部20は、円盤部21と、筒体22と、を備える。 The element housing portion 20 is located in the +Z direction of the propagating body 10 and houses the piezoelectric element 30, as shown in FIG. For example, the element accommodating portion 20 is made of the same material as the propagating body 10 and is integrally formed. The element housing portion 20 includes a disc portion 21 and a cylindrical body 22 .

円盤部21は、伝搬体10と連結されている。筒体22は、円盤部21の外径よりも小さい外径を有する中空の円筒形状をなし、円盤部21から+Z方向に突出する。つまり、筒体22の内部には空洞部22aが設けられる。また、ここでの円盤部21の内部には、空洞部22a及び空洞領域16cに連通する空所21aが設けられている。 The disc portion 21 is connected to the propagating body 10 . The cylindrical body 22 has a hollow cylindrical shape with an outer diameter smaller than the outer diameter of the disc portion 21 and protrudes from the disc portion 21 in the +Z direction. That is, a hollow portion 22a is provided inside the tubular body 22 . Further, inside the disk portion 21 here, there is provided a space 21a that communicates with the hollow portion 22a and the hollow region 16c.

空所21aは、第1の空所H1と、第2の空所H2とを有する。第1の空所H1は、空洞部22aの開口幅と概ね等しい開口幅を有する孔であり、Z方向において、伝搬体10と素子収容部20と間の前記境界部分までには至らないように、Z方向に沿った円盤部21の略中間部分まで肉抜きされた部位である。第2の空所H2は、空洞領域16cの開口幅と概ね等しい開口幅を有する孔であり、Z方向に沿った円盤部21の略中間部分から伝搬体10と円盤部21との境界部分へと至るエリアに形成される。 The cavity 21a has a first cavity H1 and a second cavity H2. The first cavity H1 is a hole having an opening width substantially equal to the opening width of the hollow portion 22a, and is arranged so as not to reach the boundary portion between the propagating body 10 and the element accommodating portion 20 in the Z direction. , is a portion that is hollowed out to a substantially middle portion of the disk portion 21 along the Z direction. The second cavity H2 is a hole having an opening width approximately equal to the opening width of the cavity region 16c, and extends from an approximately intermediate portion of the disc portion 21 along the Z direction to the boundary portion between the propagating body 10 and the disc portion 21. It is formed in the area leading to.

ここで、空洞領域16c(第2の空所H2)の開口幅は、空洞部22a(第1の空所H1)の開口幅よりも幅が狭くなっており、第1の空所H1と第2の空所H2との境界に形成される平坦面である被載置部21bに、第2の空所H2(及び空洞領域16c)を塞ぐ状態で圧電素子30が載置される。なお、以下の説明では、凹部16と第2の空所H2とを組み合わせた部位を窪み部Mと称することにする。つまり、本実施形態の場合、表面波検出装置1は、圧電素子30が載置される被載置部21bを備え、当該被載置部21bには、底面15に向けて凹んだ窪み部Mが設けられる構成となる。なお、筒体22の外周面には、筒体22の中心に向かって凹む溝であって、図1に断面で示すシール材5が取り付けられる取付溝22bが形成されている。 Here, the opening width of the cavity region 16c (second cavity H2) is narrower than the opening width of the cavity 22a (first cavity H1). The piezoelectric element 30 is placed on the mounting portion 21b, which is a flat surface formed at the boundary with the second space H2, so as to close the second space H2 (and the cavity region 16c). In addition, in the following description, the portion where the concave portion 16 and the second space H2 are combined will be referred to as a recessed portion M. As shown in FIG. That is, in the case of the present embodiment, the surface wave detection device 1 includes a mounting portion 21b on which the piezoelectric element 30 is mounted, and the mounting portion 21b includes a recess M recessed toward the bottom surface 15. is provided. A mounting groove 22b, which is a groove recessed toward the center of the cylindrical body 22 and in which the seal member 5 shown in cross section in FIG.

圧電素子30は、円盤部21を介して伝搬体10に振動を与え、伝搬体10に超音波(超音波振動)を発生させる。具体的に、圧電素子30は、超音波として、被載置部21bから底面15に向けて伝搬面11に表面波Wsを発生させるとともに、伝搬体10(窪み部M)に備えられる4つの内壁部16aのうち一対の対向面P1、P2に内壁伝搬波Wiを発生させる。圧電素子30は、反射部11aで反射した(つまり底面15に設けられた反射部11aから被載置部21bへと反射した)表面波Wsを検出可能に構成され、検出結果を示す検出信号(電圧信号)を出力する。なお、ここでの圧電素子30は、Y方向に振動するように構成されているため、他の一対の対向面P3、P4や空洞領域16cには内壁伝搬波Wiは発生しないようになっている。 The piezoelectric element 30 vibrates the propagating body 10 via the disk portion 21 to generate ultrasonic waves (ultrasonic vibrations) in the propagating body 10 . Specifically, the piezoelectric element 30 generates a surface wave Ws as an ultrasonic wave on the propagation surface 11 from the mounting portion 21b toward the bottom surface 15, and the four inner walls provided in the propagation body 10 (recess M). An inner wall propagating wave Wi is generated on the pair of opposing surfaces P1 and P2 of the portion 16a. The piezoelectric element 30 is configured to be able to detect the surface wave Ws reflected by the reflecting portion 11a (that is, reflected from the reflecting portion 11a provided on the bottom surface 15 to the mounting portion 21b), and generates a detection signal ( voltage signal). In addition, since the piezoelectric element 30 here is configured to vibrate in the Y direction, the inner wall propagation wave Wi is not generated in the other pair of opposing surfaces P3 and P4 and the hollow region 16c. .

圧電素子30は、公知の超音波トランスデューサから構成され、直方体状をなす。被載置部21bに載置される圧電素子30は、円盤部21を挟んで伝搬体10と対向するとともに、伝搬面11に表面波Wsを発生させるため、その一端部(図2での右端部)が伝搬体10の伝搬面11を跨いで迫り出すように設けられる。例えば、表面波Wsは、空気中ではレイリー波であり、液体4中ではシュルツ波である。なお、表面波Wsは、漏洩レイリー波、媒体全体が振動する板波等であってもよい。圧電素子30は、図示しない端子を介して制御部2と電気的に接続される。 The piezoelectric element 30 is composed of a known ultrasonic transducer and has a rectangular parallelepiped shape. The piezoelectric element 30 mounted on the mounting portion 21b faces the propagating body 10 with the disc portion 21 interposed therebetween, and generates a surface wave Ws on the propagating surface 11. ) is provided so as to extend over the propagation surface 11 of the propagation body 10 . For example, the surface wave Ws is a Rayleigh wave in air and a Schulz wave in liquid 4 . Note that the surface wave Ws may be a leaky Rayleigh wave, a plate wave in which the entire medium vibrates, or the like. The piezoelectric element 30 is electrically connected to the control section 2 via terminals (not shown).

図1に示すフランジ部40は、例えば合成樹脂により形成され、-Z方向に開口する円筒形状をなす筒状部41と、筒状部41の外径方向に迫り出したフランジ42と、フランジ42よりも+Z方向に位置する中空状のキャップ部43と、を有する。なお、図1では、筒状部41及びシール材5を径方向に沿う断面で示した。 The flange portion 40 shown in FIG. 1 is formed of, for example, a synthetic resin, and has a cylindrical portion 41 opening in the −Z direction, a flange 42 protruding in the outer diameter direction of the cylindrical portion 41, and a flange 42. and a hollow cap portion 43 located in the +Z direction. In addition, in FIG. 1 , the cylindrical portion 41 and the seal member 5 are shown in cross section along the radial direction.

筒状部41は、素子収容部20の筒体22を取り囲む。筒状部41の先端は、Z方向において、円盤部21の外周端部と対向する。筒状部41と筒体22の間は、シール材5によって密封される。シール材5は、例えば樹脂ゴムからリング状に形成され、パッキンとして機能する。フランジ42は、容器3に、図示しないビス等の固定手段によって取り付けられる部分である。キャップ部43は、図示しないカプラを有する。カプラの内部には、図示しない出力端子が位置する。外部機器とカプラが連結されると、当該外部機器と出力端子が電気的に接続される。例えば、キャップ部43の内部には、圧電素子30及び出力端子の各々と電気的に接続され、後述の送信回路、受信回路などが形成された図示しないPCB(Printed Circuit Board)が収容される。 The tubular portion 41 surrounds the tubular body 22 of the element housing portion 20 . The tip of the cylindrical portion 41 faces the outer peripheral edge of the disk portion 21 in the Z direction. A sealing material 5 seals between the cylindrical portion 41 and the cylindrical body 22 . The seal member 5 is made of, for example, resin rubber in a ring shape and functions as a packing. The flange 42 is a portion attached to the container 3 by fixing means such as screws (not shown). The cap portion 43 has a coupler (not shown). An output terminal (not shown) is positioned inside the coupler. When the external device and the coupler are connected, the external device and the output terminal are electrically connected. For example, the inside of the cap portion 43 accommodates a PCB (Printed Circuit Board) (not shown) that is electrically connected to each of the piezoelectric element 30 and the output terminals, and on which a transmission circuit, a reception circuit, etc., which will be described later, are formed.

図1に模式的に示す制御部2は、例えばマイクロコンピュータから構成され、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等を備える。制御部2は、圧電素子30が検出した表面波Wsの伝搬時間に基づいて液体4の液面位置を検出する検出部として機能する。PCBの送信回路は、制御部2の制御により、圧電素子30に駆動信号を送信して圧電素子30を駆動する。この結果、伝搬体10には、表面波Ws及び内壁伝搬波Wiが発生する。PCBの受信回路は、反射した表面波Wsの検出信号を圧電素子30から受信し、制御部2に供給する。このとき、内壁伝搬波Wiは振動吸収部17によって吸収されるため、PCBの受信回路は、反射した表面波Wsの検出信号のみを圧電素子30から受信する。そして、検出信号を受信した制御部2は、当該検出信号に基づき、液面4aの位置(高さ)を算出する。 The controller 2 schematically shown in FIG. 1 is composed of, for example, a microcomputer, and includes a CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), and the like. The controller 2 functions as a detector that detects the liquid surface position of the liquid 4 based on the propagation time of the surface wave Ws detected by the piezoelectric element 30 . The transmission circuit of the PCB transmits a drive signal to the piezoelectric element 30 to drive the piezoelectric element 30 under the control of the control unit 2 . As a result, the propagating body 10 generates a surface wave Ws and an inner wall propagating wave Wi. The receiving circuit of the PCB receives the detection signal of the reflected surface wave Ws from the piezoelectric element 30 and supplies it to the control section 2 . At this time, since the inner wall propagating wave Wi is absorbed by the vibration absorbing portion 17 , the receiving circuit of the PCB receives only the detection signal of the reflected surface wave Ws from the piezoelectric element 30 . After receiving the detection signal, the control unit 2 calculates the position (height) of the liquid surface 4a based on the detection signal.

なお、送信回路及び受信回路は、制御部2に備えられていてもよい。また、制御部2の少なくとも一部の機能を、フランジ部40の内部に設けられたPCBに実装してもよい。 Note that the transmission circuit and the reception circuit may be provided in the control section 2 . Also, at least part of the functions of the control unit 2 may be mounted on a PCB provided inside the flange portion 40 .

ここで、液面4aの位置の算出方法の一例を説明する。図5は、振動W0を発生させたことによって伝搬体10を伝搬する表面波Wsが反射した後に圧電素子30に入力する様子を示している。時点t0は、圧電素子30の駆動により伝搬体10に振動W0が発生した時点である。振動W0が発生することによって、表面波Ws及び内壁伝搬波Wiが伝搬体10を伝搬する。時点t1は、表面波Wsが反射部11aで反射されて圧電素子30に入力した時点である。ここで、上述したように内壁伝搬波Wiは振動吸収部17によって吸収されるため、圧電素子30に入力するのは反射部11aで反射した表面波Wsのみとなる。期間T1は、時点t0から時点t1までの期間である表面波伝搬期間T1である。 Here, an example of a method of calculating the position of the liquid surface 4a will be described. FIG. 5 shows how the surface wave Ws propagating through the propagating body 10 is input to the piezoelectric element 30 after being reflected by generating the vibration W0. A time point t0 is a time point when the vibration W0 is generated in the propagating body 10 by driving the piezoelectric element 30 . The surface wave Ws and the inner wall propagating wave Wi propagate through the propagating body 10 due to the vibration W0. Time t1 is the time when the surface wave Ws is reflected by the reflecting portion 11a and is input to the piezoelectric element 30 . Here, since the inner wall propagating wave Wi is absorbed by the vibration absorbing portion 17 as described above, only the surface wave Ws reflected by the reflecting portion 11a is input to the piezoelectric element 30 . A period T1 is a surface wave propagation period T1 from time t0 to time t1.

表面波Wsは、伝搬体10が液体4に浸かった部分では、伝搬体10(伝搬面11)を進む速度が遅くなる。このため、液面4aが高い位置にあるほど、表面波伝搬期間T1が長くなる。この特性を利用して、制御部2は、表面波伝搬期間T1を計測し、予めROMに記憶した、表面波伝搬期間T1と液面4aの位置との関係を示す液面位置検出データを参照し、液面位置を算出する。なお、液面位置検出データは、数式とテーブルの少なくともいずれかを用いて構成されていればよい。また、液面位置検出装置100は、図示しない温度センサを備え、温度センサが検出した温度に基づいて、温度依存性がある表面波伝搬期間T1を補正してもよい。液面4aの位置の算出手法、温度補正の手法としては、公知技術を適宜用いることができる。 The speed of the surface wave Ws traveling through the propagating body 10 (propagating surface 11 ) is slowed in the portion where the propagating body 10 is immersed in the liquid 4 . Therefore, the higher the liquid surface 4a is, the longer the surface wave propagation period T1 is. Using this characteristic, the control unit 2 measures the surface wave propagation period T1, and refers to the liquid surface position detection data, which is stored in advance in the ROM and indicates the relationship between the surface wave propagation period T1 and the position of the liquid surface 4a. and calculate the liquid surface position. The liquid surface position detection data may be configured using at least one of mathematical formulas and tables. Further, the liquid level detection device 100 may include a temperature sensor (not shown), and correct the temperature-dependent surface wave propagation period T1 based on the temperature detected by the temperature sensor. As the method for calculating the position of the liquid surface 4a and the method for correcting the temperature, known techniques can be used as appropriate.

制御部2は、検出した液面位置を図示しない報知部によってユーザに報知する。報知部は、例えば、液面位置を画像、インジケータ、指針などによりユーザに報知可能な構成であればよい。 The control unit 2 notifies the user of the detected liquid surface position by a notification unit (not shown). The notification unit may be configured to notify the user of the liquid surface position by, for example, an image, an indicator, or a pointer.

以上のように、本実施形態によれば、伝搬体10は、超音波振動の表面波Wsが伝搬する伝搬面11と、被載置部21bと対向する位置に設けられる底面15と、を有し、圧電素子30は、被載置部21bから底面15に向けて伝搬面11に表面波Wsを発生させるとともに底面15に設けられた反射部11aから被載置部21bへと反射した表面波Wsを検出可能に構成され、被載置部21bには底面15に向けて凹んだ窪み部Mが設けられ、窪み部Mには超音波振動のうち窪み部Mの内壁部16a(一対の対向面P1、P2)に伝搬する内壁伝搬波Wiを吸収可能な振動吸収部17が配置されているものである。 As described above, according to the present embodiment, the propagating body 10 has the propagating surface 11 through which the surface wave Ws of the ultrasonic vibration propagates, and the bottom surface 15 provided at a position facing the mounting portion 21b. The piezoelectric element 30 generates a surface wave Ws on the propagating surface 11 from the mounting portion 21b toward the bottom surface 15 and reflects the surface wave Ws from the reflecting portion 11a provided on the bottom surface 15 to the mounting portion 21b. The mounting portion 21b is provided with a recess M recessed toward the bottom surface 15, and the recess M receives ultrasonic vibrations from the inner wall portions 16a (a pair of opposing A vibration absorbing portion 17 capable of absorbing the inner wall propagating wave Wi propagating on the planes P1 and P2) is arranged.

従って、圧電素子30が載置される被載置部21bから伝搬体10の最下部に位置する底面15までの長さ(つまり表面波伝搬経路)を極力短くすることができ、当該表面波伝搬経路である伝搬面11を伝搬する表面波Wsのみに基づいて、深さがそれほど深くない容器3に入れられた液体4の液面位置を算出することができる。よって、本発明によれば、前記表面波伝搬経路(つまりZ方向に沿った伝搬体10の長さ)を極力短くして小型化を実現し得る表面波検出装置を提供することができる。 Therefore, the length from the mounting portion 21b on which the piezoelectric element 30 is mounted to the bottom surface 15 positioned at the bottom of the propagating body 10 (that is, the surface wave propagation path) can be shortened as much as possible. Based only on the surface wave Ws propagating on the propagation surface 11, which is the path, the surface position of the liquid 4 contained in the not-so-deep container 3 can be calculated. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a surface wave detecting device that can be miniaturized by shortening the surface wave propagation path (that is, the length of the propagating body 10 along the Z direction) as much as possible.

また本実施形態では、振動吸収部17は、内壁部16aの一対の対向面P1、P2と底壁部16bとに当接した状態で窪み部Mに配置されていることにより、振動吸収部17は、3つの壁に当接した状態で窪み部Mに設けられるため、振動吸収部17を安定的に固定保持することができる。 Further, in the present embodiment, the vibration absorbing portion 17 is arranged in the recess M in contact with the pair of facing surfaces P1 and P2 of the inner wall portion 16a and the bottom wall portion 16b. are provided in the recessed portion M in contact with the three walls, so that the vibration absorbing portion 17 can be stably fixed and held.

(第2実施形態)ここからは、第2実施形態に係る液種特定装置200について、主に図6を参照して説明する。なお、第1実施形態と共通の機能を有する各部については、第1実施形態と同一または対応する符号を付すとともに、適宜説明を省略する。また、第2実施形態では、第1実施形態と異なる点を中心に説明する。 (Second Embodiment) From now on, a liquid type identification device 200 according to a second embodiment will be described mainly with reference to FIG. It should be noted that each part having functions common to those of the first embodiment will be given the same or corresponding reference numerals as those of the first embodiment, and description thereof will be omitted as appropriate. Also, in the second embodiment, the points different from the first embodiment will be mainly described.

第2実施形態に係る液種特定装置200は、図6に示すように、表面波検出装置1と、制御部2Mと、を備える。液種特定装置200は、容器3内に入れられた液体4の種類(以下、液種とも言う。)を特定する。 As shown in FIG. 6, the liquid type identification device 200 according to the second embodiment includes a surface wave detection device 1 and a controller 2M. The liquid type identification device 200 identifies the type of liquid 4 (hereinafter also referred to as liquid type) contained in the container 3 .

表面波検出装置1の構成は、第1実施形態と同様である。第2実施形態では、容器3に対する表面波検出装置1の取り付け態様が第1実施形態と異なる。第2実施形態に係る表面波検出装置1は、例えば、伝搬体10が容器3の底から液面4aに向かう姿勢で、容器3に取り付けられている。なお、伝搬体10は、少なくとも、伝搬面11の全域が液体4に浸っていればよい。 The structure of the surface wave detection device 1 is the same as that of the first embodiment. In the second embodiment, the manner in which the surface wave detection device 1 is attached to the container 3 is different from that in the first embodiment. The surface wave detection device 1 according to the second embodiment is attached to the container 3 in such a posture that the propagating body 10 faces the liquid surface 4a from the bottom of the container 3, for example. It is sufficient that at least the entire propagation surface 11 of the propagating body 10 is immersed in the liquid 4 .

また、第2実施形態に係る制御部2Mは、第1実施形態と構成に関しては同様であるものの、その機能が第1実施形態と異なっている。制御部2Mは、圧電素子30が検出した表面波Wsの伝搬時間に基づいて液体4の種類を特定する特定部として機能する。なお、制御部2Mの少なくとも一部の機能は、フランジ部40の内部に設けられたPCBに実装されていてもよい。 Also, the control unit 2M according to the second embodiment has the same configuration as that of the first embodiment, but the functions thereof are different from those of the first embodiment. The control unit 2M functions as an identification unit that identifies the type of the liquid 4 based on the propagation time of the surface wave Ws detected by the piezoelectric element 30. FIG. At least part of the functions of the control section 2M may be implemented on a PCB provided inside the flange section 40 .

制御部2Mは、表面波伝搬期間T1に基づいて液体4の種類を特定する。具体的に、制御部2Mは、表面波伝搬期間T1と液体4の種類とが関係付けられたデータテーブルを参照することによって、液体4の種類を特定する。以下、表面波伝搬期間T1に基づいて液体4の種類を特定することができる原理を説明する。 The controller 2M identifies the type of the liquid 4 based on the surface wave propagation period T1. Specifically, the controller 2M identifies the type of the liquid 4 by referring to a data table in which the surface wave propagation period T1 and the type of the liquid 4 are associated. The principle by which the type of liquid 4 can be identified based on the surface wave propagation period T1 will be described below.

表面波伝搬期間T1は表面波伝搬速度に反比例するため、表面波伝搬速度が速くなるにつれて表面波伝搬期間T1が短くなる一方で、表面波伝搬速度が遅くなるにつれて表面波伝搬期間T1が長くなる。伝搬体10の少なくとも伝搬面11が全体に渡って液体4に浸っているときの表面波伝搬速度は、液体4に固有の液中の音速vl及び密度ρlによって定まる。すなわち、すなわち、伝搬体10の材質が固定であるときには、伝搬体10の少なくとも伝搬面11が全体に渡って液体4に浸っているときの表面波伝搬速度は、液体4の種類によって変化する。そのため、実測またはシミュレーション等によって、伝搬体10の少なくとも伝搬面11が全体に渡って液体4に浸っているときの表面波伝搬速度と液体4の種類との関係を得ることができる。この関係に基づいて作成された表面波伝搬期間T1と液体4の種類とが関係付けられたデータテーブルを制御部2MのROMに記憶することによって、液種特定装置200は、表面波伝搬期間T1を用いて液体4の種類を特定することができる。 Since the surface wave propagation period T1 is inversely proportional to the surface wave propagation velocity, the surface wave propagation period T1 becomes shorter as the surface wave propagation velocity increases, while the surface wave propagation period T1 becomes longer as the surface wave propagation velocity decreases. . The surface wave propagation velocity when at least the propagation surface 11 of the propagating body 10 is entirely immersed in the liquid 4 is determined by the in-liquid sound velocity vl and density ρl unique to the liquid 4 . That is, when the material of the propagating body 10 is fixed, the surface wave propagation velocity when at least the propagating surface 11 of the propagating body 10 is entirely immersed in the liquid 4 changes depending on the type of the liquid 4 . Therefore, the relationship between the surface wave propagation velocity and the type of liquid 4 when at least the propagation surface 11 of the propagating body 10 is entirely immersed in the liquid 4 can be obtained by actual measurement or simulation. By storing in the ROM of the control unit 2M a data table in which the surface wave propagation period T1 and the type of the liquid 4 are associated with each other, the liquid type identification device 200 can determine the surface wave propagation period T1. can be used to identify the type of liquid 4 .

なお、制御部2Mが、表面波伝搬期間T1に基づいて液体4の種類を特定するという表現には、制御部2Mが、表面波伝搬期間T1から表面波伝搬速度を算出し、算出した表面波伝搬速度に基づいて液体4の種類を特定することも含まれる。すなわち、制御部2Mは、表面波伝搬速度と液体4の種類とが関係付けられたデータテーブルを参照することによって、算出した表面波伝搬速度に基づいて液体4の種類を特定してもよい。この場合では、制御部2Mは、表面波伝搬期間T1と液体4の種類とが関係付けられたデータテーブルの代わりに、表面波伝搬速度と液体4の種類とが関係付けられたデータテーブルをROMに記憶していればよい。 The expression that the control unit 2M specifies the type of the liquid 4 based on the surface wave propagation period T1 means that the control unit 2M calculates the surface wave propagation velocity from the surface wave propagation period T1, and the calculated surface wave It also includes identifying the type of liquid 4 based on the propagation velocity. That is, the controller 2M may identify the type of the liquid 4 based on the calculated surface wave propagation speed by referring to a data table in which the surface wave propagation speed and the type of the liquid 4 are associated. In this case, the controller 2M stores a data table in which the surface wave propagation velocity and the type of the liquid 4 are associated, instead of the data table in which the surface wave propagation period T1 and the type of the liquid 4 are associated. should be stored in

以上のように、液種特定装置200では、前記表面波伝搬経路を極力短くして小型化が可能な表面波検出装置1を用いるとともに、表面波伝搬期間T1に基づいて液体4の種類を特定することができる。上述のように表面波伝搬期間T1及び表面波伝搬速度は、温度依存性があるため、図示しない温度センサが検出した温度に基づいて、温度依存性がある表面波伝搬期間T1または表面波伝搬速度を補正してもよい。 As described above, the liquid type identification device 200 uses the surface wave detection device 1 that can be miniaturized by shortening the surface wave propagation path as much as possible, and identifies the type of the liquid 4 based on the surface wave propagation period T1. can do. As described above, the surface wave propagation period T1 and the surface wave propagation velocity are temperature-dependent. may be corrected.

第2実施形態による液種特定装置200は、検出可能な表面波Wsを発生させることができる表面波検出装置1を備えるため、液種を特定可能である。第2実施形態の説明は以上である。 Since the liquid type identification device 200 according to the second embodiment includes the surface wave detection device 1 capable of generating detectable surface waves Ws, the liquid type can be identified. The description of the second embodiment is over.

なお、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。 In addition, this invention is not limited by the above embodiment and drawing. Modifications (including deletion of components) can be made as appropriate without changing the gist of the present invention.

第1実施形態では、一対の対向面P1、P2が伝搬面11と平行で、他の一対の対向面P3、P4が伝搬面11と直交しているもの(つまり図4に示すようにXY平面に沿った内壁部16aの断面形状が概ね正方形に近い四角形状)であったが、本実施形態の第3実施形態として図7に示すようにXY平面に沿った内壁部16aの断面形状が菱形形状となっている伝搬体10を適用した場合であっても第1実施形態と同様の作用効果を得ることができる。この場合、凹部16(窪み部M)の内壁部16aは、伝搬面11と非平行な4つの内壁面16dで構成され、内壁伝搬波Wiは当該4つの内壁面16d全てに伝搬することから、振動吸収部17は、この伝搬面11と非平行に設けられる4つの内壁面16d(もしくは4つの内壁面16d及び底壁部16b)と当接した状態で凹部16(窪み部M)に配置されることになる。 In the first embodiment, the pair of opposing surfaces P1 and P2 are parallel to the propagation surface 11, and the other pair of opposing surfaces P3 and P4 are orthogonal to the propagation surface 11 (that is, the XY plane as shown in FIG. 4). The cross-sectional shape of the inner wall portion 16a along the XY plane was a substantially square shape), but as a third embodiment of this embodiment, the cross-sectional shape of the inner wall portion 16a along the XY plane is a rhombus. Even when the shaped propagating body 10 is applied, the same effect as in the first embodiment can be obtained. In this case, the inner wall portion 16a of the concave portion 16 (hollow portion M) is composed of four inner wall surfaces 16d non-parallel to the propagation surface 11, and the inner wall propagating wave Wi propagates to all the four inner wall surfaces 16d. The vibration absorbing portion 17 is arranged in the recess 16 (recess M) in contact with the four inner wall surfaces 16d (or the four inner wall surfaces 16d and the bottom wall portion 16b) provided non-parallel to the propagation surface 11. will be

第2実施形態では、伝搬体10が液体4の深さ方向に沿って設けられる例を示したが、容器3及び液体4に対する伝搬体10(表面波検出装置1)の姿勢は、伝搬面11が液体4に浸っていれば任意であり、限定されるものではない、例えば、伝搬体10は、液面4aの面内方向(水平方向)に沿っていてもよい。また、第1実施形態に係る液面位置検出装置100も、液面位置が検出できる限りにおいては、液体4及び容器3に対する伝搬体10の姿勢は任意である。例えば、伝搬体10は、液体4の深さ方向(鉛直方向)に対して斜めに延びていてもよい。 In the second embodiment, an example in which the propagating body 10 is provided along the depth direction of the liquid 4 has been described. is immersed in the liquid 4, and is not limited. For example, the propagating body 10 may extend along the in-plane direction (horizontal direction) of the liquid surface 4a. In the liquid level detection device 100 according to the first embodiment, the orientation of the propagating body 10 with respect to the liquid 4 and the container 3 is arbitrary as long as the liquid level position can be detected. For example, the propagating body 10 may extend obliquely with respect to the depth direction (vertical direction) of the liquid 4 .

液体4の液面位置を検出するとは、液面4aの位置を詳細に検出することの他、液面4aの位置を何段階かに分けて現在の液面4aの位置がどの段階に属するかを検出すること、液面4aの位置に応じて変化する液体4の容量を検出すること等も含む。また、液体4の種類は限られず、水、ガソリン、アルコール、洗浄液など任意である。また、容器3は、車両に搭載される燃料タンクであってもよい。 Detecting the liquid level position of the liquid 4 means not only detecting the position of the liquid level 4a in detail, but also dividing the position of the liquid level 4a into several stages and determining to which stage the current position of the liquid level 4a belongs. and detecting the volume of the liquid 4 that changes according to the position of the liquid surface 4a. Also, the type of the liquid 4 is not limited, and may be water, gasoline, alcohol, cleaning liquid, or the like. Alternatively, the container 3 may be a fuel tank mounted on a vehicle.

伝搬体10の材質も、表面波Wsが良好に伝搬できるものであれば任意である。例えば、伝搬体10として使用される樹脂は、PPSに限られず、POM(ポリアセタール)、PBT(ポリブチレンテレフタレート)等であってもよい。なお、伝搬体10は、樹脂からなることが好ましいと考えられるが、表面波Wsが良好に伝搬できれば金属から構成されていてもよい。 Any material can be used for the propagating body 10 as long as the surface wave Ws can be propagated satisfactorily. For example, the resin used as the propagating body 10 is not limited to PPS, and may be POM (polyacetal), PBT (polybutylene terephthalate), or the like. Although it is considered preferable that the propagating body 10 is made of resin, it may be made of metal as long as the surface wave Ws can be propagated satisfactorily.

以上の手法で、液面位置の検出、または、液種の特定を行うことができる限りにおいては、表面波Wsの種類は任意である。以上では、表面波Wsが超音波(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)である例を説明したが、例えば、表面波Wsは、超音波よりも低い周波数の音波であってもよい。 Any type of surface wave Ws can be used as long as the above method can detect the position of the liquid surface or specify the type of liquid. An example in which the surface wave Ws is a pulse (ultrasonic pulse) of an ultrasonic wave (for example, a sound wave of 20 KHz or higher) has been described above. may be sound waves.

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。 In the above description, descriptions of well-known technical matters are omitted as appropriate in order to facilitate understanding of the present invention.

1 表面波検出装置
2 制御部
3 容器
4 液体
4a 液面
10 伝搬体
11 伝搬面
11a 反射部
12 裏面
13 第1側面
14 第2側面
15 底面(対向部)
16 凹部
16a 内壁部
16b 底壁部
16c 空洞領域
16d 内壁面
17 振動吸収部
20 素子収容部
21 円盤部
21a 空所
21b 被載置部
30 圧電素子
40 フランジ部
H1 第1の空所
H2 第2の空所
M 窪み部
P1、P2 一対の対向面
R1 第1リブ
R2 第2リブ
R3 第3リブ
R4 第4リブ
Ws 表面波
Wi 内壁伝搬波
REFERENCE SIGNS LIST 1 surface wave detector 2 controller 3 container 4 liquid 4a liquid surface 10 propagator 11 propagation surface 11a reflector 12 rear surface 13 first side surface 14 second side surface 15 bottom surface (facing portion)
16 concave portion 16a inner wall portion 16b bottom wall portion 16c cavity region 16d inner wall surface 17 vibration absorbing portion 20 element accommodating portion 21 disk portion 21a space 21b mounting portion 30 piezoelectric element 40 flange portion H1 first space H2 second Cavity M Recess P1, P2 Pair of opposing surfaces R1 First rib R2 Second rib R3 Third rib R4 Fourth rib Ws Surface wave Wi Internal wall propagating wave

Claims (7)

液体に浸るとともに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圧電素子と、
前記圧電素子が載置される被載置部と、を備え、
前記伝搬体は、
前記超音波振動の表面波が伝搬する伝搬面と、
前記被載置部と対向する位置に設けられる対向部と、を有し、
前記圧電素子は、前記被載置部から前記対向部に向けて前記伝搬面に前記表面波を発生させるとともに前記対向部に設けられた反射部から前記被載置部へと反射した前記表面波を検出可能に構成され、
前記被載置部には、前記対向部に向けて凹んだ窪み部が設けられ、
前記窪み部には、前記超音波振動のうち前記窪み部の内壁部に伝搬する内壁伝搬波を吸収可能な振動吸収部が配置されていることを特徴とする表面波検出装置。
a propagating body that is immersed in a liquid and propagates ultrasonic vibrations;
a piezoelectric element that generates the ultrasonic vibration in the propagating body;
a mounting portion on which the piezoelectric element is mounted;
The propagating body is
a propagation surface on which the surface wave of the ultrasonic vibration propagates;
a facing portion provided at a position facing the mounting portion;
The piezoelectric element generates the surface wave on the propagating surface from the mounting portion toward the facing portion, and the surface wave reflected from the reflecting portion provided at the facing portion toward the mounting portion. configured to detect
The mounting portion is provided with a recessed portion that is recessed toward the facing portion,
A surface wave detecting device according to claim 1, wherein a vibration absorbing part capable of absorbing an inner wall propagating wave of said ultrasonic vibration propagating to an inner wall part of said recess is arranged in said recess.
前記窪み部の内壁部は、前記伝搬面と平行な一対の対向面を少なくとも備え、
前記振動吸収部は、前記一対の対向面に当接した状態で前記窪み部に配置されていることを特徴とする請求項1記載の表面波検出装置。
an inner wall portion of the recessed portion includes at least a pair of opposing surfaces parallel to the propagation surface;
2. The surface acoustic wave detecting device according to claim 1, wherein said vibration absorbing portion is arranged in said recess while being in contact with said pair of opposing surfaces.
前記窪み部の内壁部は、前記伝搬面と非平行な4つの内壁面で構成され、
前記振動吸収部は、前記4つの内壁面と当接した状態で前記窪み部に配置されていることを特徴とする請求項1記載の表面波検出装置。
The inner wall portion of the recess is composed of four inner wall surfaces non-parallel to the propagation surface,
2. The surface wave detecting device according to claim 1, wherein said vibration absorbing portion is arranged in said recess while being in contact with said four inner wall surfaces.
前記窪み部は、前記対向部側に設けられる底壁部を備え、
前記振動吸収部は、前記一対の対向面と前記底壁部、もしくは前記4つの内壁面と前記底壁部とに当接した状態で前記窪み部に配置されていることを特徴とする請求項2または請求項3記載の表面波検出装置。
The recessed portion includes a bottom wall portion provided on the facing portion side,
3. The vibration absorbing portion is disposed in the recess while being in contact with the pair of opposing surfaces and the bottom wall portion, or the four inner wall surfaces and the bottom wall portion. The surface wave detection device according to claim 2 or 3.
前記伝搬面は、所定方向に延びる帯状をなし、
前記伝搬体は、前記伝搬面が向く方向に突起するとともに前記所定方向に延びる第1リブ及び第2リブを有することを特徴とする請求項1から請求項4のうち何れか1つに記載の表面波検出装置。
the propagation surface has a strip shape extending in a predetermined direction,
5. The propagator according to any one of claims 1 to 4, wherein the propagating body has a first rib and a second rib projecting in a direction in which the propagating surface faces and extending in the predetermined direction. Surface wave detector.
前記第1リブ及び前記第2リブは、前記伝搬面の幅方向において前記伝搬面を挟んで互いに対向することを特徴とする請求項5記載の表面波検出装置。 6. The surface acoustic wave detector according to claim 5, wherein the first rib and the second rib face each other across the propagation surface in the width direction of the propagation surface. 請求項1乃至6の何れか1項に記載の表面波検出装置と、
前記圧電素子が検出した前記表面波の伝搬時間に基づいて前記液体の種類を特定する特定部と、を備えることを特徴とする液種特定装置。
a surface wave detection device according to any one of claims 1 to 6;
and an identifying unit that identifies the type of the liquid based on the propagation time of the surface wave detected by the piezoelectric element.
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