JP2023116007A - Surface wave detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表面波検出装置に関する。 The present invention relates to a surface wave detection 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振動を与えて表面波を発生させるとともに、反射した表面波を検出する技術が開示されている。この特許文献1に記載の技術によれば、検出した表面波の伝搬時間に基づいて液体の液面位置を検出することができる。
For example,
ところで、特許文献1に記載の技術では、検出した表面波の伝搬時間に基づいて液体の液面位置のみを検出するに過ぎず、液面位置検出機能以外の他の機能を持たせて、より商品価値のある表面波検出装置を提供することが望まれている。
By the way, in the technique described in
本発明は、前述の課題に対して対処するため、商品価値を高めることが可能な表面波検出装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a surface wave detection device capable of increasing commercial value in order to address the above-described problems.
本発明は、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、前記超音波振動の第1表面波が伝搬する第1伝搬面部と、前記超音波振動の第2表面波が伝搬する第2伝搬面部と、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第1伝搬面部に前記第1表面波を発生させるとともに前記対向部に設けられた第1反射部から前記被載置部へと反射した前記第1表面波を検出可能に構成されるとともに、前記被載置部から前記対向部に向けて前記第2伝搬面部に前記第2表面波を発生させるとともに前記対向部に設けられた第2反射部から前記被載置部へと反射した前記第2表面波を検出可能に構成され、前記被載置部から前記第1反射部までの第1の距離が、前記被載置部から前記第2反射部までの第2の距離と異なっていることを特徴とする。 The present invention includes a propagating body that is immersed in a liquid and propagates ultrasonic vibrations, a piezoelectric element that generates the ultrasonic vibrations in the propagating body, and a mounting part on which the piezoelectric element is mounted, The propagating body includes a first propagating surface portion through which the first surface wave of the ultrasonic vibration propagates, a second propagating surface portion through which the second surface wave of the ultrasonic vibration propagates, and a position facing the mounting portion. and a facing portion provided on the facing portion, wherein the piezoelectric element generates the first surface wave on the first propagation surface portion from the mounted portion toward the facing portion, and is provided on the facing portion The first surface wave reflected from the first reflecting portion to the mounting portion can be detected, and the second surface is formed on the second propagation surface portion from the mounting portion toward the facing portion. The wave is generated and the second surface wave reflected from the second reflecting portion provided in the facing portion to the mounting portion can be detected, and from the mounting portion to the first reflecting portion is different from a second distance from the mounting portion to the second reflecting portion.
また本発明は、前記第1の距離は前記第2の距離よりも大きいことを特徴とする。 Also, the present invention is characterized in that the first distance is greater than the second distance.
また本発明は、前記対向部は、前記第1反射部を起点として前記第2伝搬面部側に向けて設けられる第1傾斜面部と、前記第2反射部を起点として前記第1伝搬面部側に向けて設けられる第2傾斜面部と、を有し、前記第1伝搬面部と第1傾斜面部とのなす角度が鋭角であり、前記第2伝搬面部と第2傾斜面部とのなす角度が鋭角であることを特徴とする。 Further, in the present invention, the facing portion includes a first inclined surface portion provided toward the second propagation surface portion with the first reflection portion as a starting point, and a first inclined surface portion provided toward the second propagation surface portion side with the second reflection portion as a starting point. and a second inclined surface portion provided facing toward, wherein the angle formed between the first propagation surface portion and the first inclined surface portion is an acute angle, and the angle formed between the second propagation surface portion and the second inclined surface portion is an acute angle. characterized by being
また本発明は、前記第1傾斜面部は、連結面部によって前記第2傾斜面部と繋がっていることを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that the first inclined surface portion is connected to the second inclined surface portion by a connecting surface portion.
また本発明は、前記連結面部は、前記第1伝搬面部及び前記第2伝搬面部と平行状態をなすように設けられていることを特徴とする。 Further, according to the present invention, the connecting surface portion is provided so as to be parallel to the first propagation surface portion and the second propagation surface portion.
また本発明は、前記伝搬体は、前記超音波振動のうち前記伝搬体の内部に伝搬する内部伝搬波を反射する孔を備えていることを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that the propagating body has a hole for reflecting an internal propagation wave of the ultrasonic vibration that propagates inside the propagating body.
また本発明は、前記伝搬体は、前記第1伝搬面部と前記第2伝搬面部とを繋ぐとともに、前記超音波振動が伝搬しない一対の非伝搬面部を有し、前記一対の非伝搬面部を貫通するように前記伝搬体に形成された前記孔の前記被載置部と向かい合う孔内周面によって前記内部伝搬波が反射することを特徴とする。 In the present invention, the propagating body connects the first propagating surface portion and the second propagating surface portion, has a pair of non-propagating surface portions to which the ultrasonic vibration does not propagate, and passes through the pair of non-propagating surface portions. The internal propagation wave is reflected by an inner peripheral surface of the hole formed in the propagating body facing the mounting portion.
また本発明は、前記孔は、前記被載置部と前記連結部との間に位置していることを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that the hole is positioned between the mounting portion and the connecting portion.
本発明によれば、所期の目的を達成でき、商品価値を高めることが可能な表面波検出装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a surface wave detection device capable of achieving its intended purpose and increasing its commercial value.
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.
本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。
A liquid level detection device 100 according to the present embodiment includes a surface
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
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、後述の第1、第2伝搬面部11、12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
伝搬体10は、後述の第1、第2表面波W1、W2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
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、第1伝搬面部11と、第2伝搬面部12と、第1側面13と、第2側面14と、を有する。また、伝搬体10は、図1、図2に示す第1端部15、第2端部16、連結部17及び孔18を有する。
The propagating
第1伝搬面部11は、伝搬体10のうち第1表面波W1が伝搬する部分であり、図3に示すようにZ方向に延びる帯状をなす。第1伝搬面部11の-Z方向の端は、第1表面波W1が反射する第1反射部11aとして機能する。
The first
第2伝搬面部12は、図1、図2、図4に示すように、伝搬体10における第1伝搬面部11の反対側に位置する。第2伝搬面部12もZ方向に延びる帯状をなす。超音波振動の第1表面波W1が伝搬する第1伝搬面部11は-Y方向に向き、超音波振動の第2表面波W2が伝搬する第2伝搬面部12は+Y方向に向く。第1伝搬面部11と第2伝搬面部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 second
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。ここでの第1側面13及び第2側面14は、第1伝搬面部11と第2伝搬面部12とを繋ぐとともに超音波振動が伝搬しない部位として構成される。つまり、第1側面13及び第2側面14は、後述する特許請求の範囲に記載された一対の非伝搬面部に相当する。
As shown in FIG. 4, the
第1端部15は、図1、図2に示すように、第1反射部11aを起点として第2伝搬面部12側に向けて設けられる第1傾斜面部である。第1端部15は、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、連結部17によって第2端部16と繋がっている。第1端部15と第1伝搬面部11とのなす角度は鋭角(例えば49度~65度)である。第1端部15により、伝搬体10の先端部は先細りの形状をなす。第1端部15の傾斜によって、第1伝搬面部11を-Z方向に伝搬する第1表面波W1が、第2伝搬面部12に回り込むことを抑制することができ、伝搬体10の第1反射部11aで反射して再び第1伝搬面部11を伝搬する第1表面波W1を、効率良く圧電素子30に向かわせることができる。
1 and 2, the
第2端部16は、図1、図2に示すように、第2反射部12aを起点として第1伝搬面部11側に向けて設けられる第2傾斜面部であり、前記被載置部と対向する(向かい合う)位置に設けられる。第2端部16と第2伝搬面部12とのなす角度は鋭角(例えば49度~65度)である。第2端部16の傾斜によって、第2伝搬面部12をーZ方向に伝搬する第2表面波W2が、第1伝搬面部11に回り込むことを抑制することができ、伝搬体10の第2反射部12aで反射して再び第2伝搬面部12を伝搬する第2表面波W2を、効率良く圧電素子30に向かわせることができる。なお、第1端部15及び第2端部16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。以下の説明では、第1端部15及び第2端部16を対向部Cと称する場合がある。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
連結部17は、図1、図2に示すように、第1端部15と第2端部16とを繋ぐための平坦面として構成される。連結部17は、第1伝搬面部11及び第2伝搬面部12と平行状態をなすように設けられ、孔18の真下に位置する。
The connecting
孔18は、図1、図2に示すように、超音波振動のうち伝搬体10の内部に伝搬する内部伝搬波W3を反射するものであり、前記被載置部と連結部17との間に位置している。孔18は、互いに向かい合う位置に設けられる第1側面13及び第2側面14を貫通する(くり抜く)ように伝搬体10に形成された貫通孔(くり抜き孔)からなる(図4参照)。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
そして、ここでの孔18は、概ね矩形状の孔として構成され、前記被載置部と向かい合う第1の孔内周面18aと、第1伝搬面部11と向かい合う第2の孔内周面18bと、第2伝搬面部12と向かい合う第3の孔内周面18cと、各端部15、16と向かい合う第4の孔内周面18dとを有する。そして、孔18の前記被載置部と向かい合う第1の孔内周面18aによって内部伝搬波W3が反射する。また、第2の孔内周面18bから第1伝搬面部11までの距離は第1表面波W1の1波長以上とされ、第3の孔内周面18cから第2伝搬面部12までの距離は第2表面波W2の1波長以上とされる。なお、第1の孔内周面18aは、後述する特許請求の範囲に記載されている孔内周面に相当する。
The
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
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に連通する空所21aが設けられている。
The
空所21a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。
The
そして、空所21aにおいて、伝搬体10側に位置する平坦部分は、圧電素子30が載置される被載置部21bとなっている。ここで、被載置部21bから第1反射部11aまでの距離を第1の距離D1とし、被載置部21bから第2反射部12aまでの距離を第2の距離D2としたとき、第1の距離D1と第2の距離D2との大小関係は、第1の距離D1は第2の距離D2と異なっている。より具体的には、第1の距離D1が第2の距離D2よりも大きく(長く)なっている。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。
In the
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から第1端部15(対向部C)に向けて第1伝搬面部11に第1表面波W1を発生させるとともに被載置部21bから第2端部16(対向部C)に向けて第2伝搬面部12に第2表面波W2を発生させ、さらに伝搬体10の内部に(つまり被載置部21bから孔18に向けて)内部伝搬波W3を発生させる。圧電素子30は、第1反射部11aで反射した(つまり対向部Cに設けられた第1反射部11aから被載置部21bへと反射した)第1表面波W1と、第2反射部12aで反射した(つまり対向部Cに設けられた第2反射部12aから被載置部21bへと反射した)第2表面波W2と、孔18で反射した(つまり孔18に設けられた孔内周面18aから被載置部21bへと反射した)内部表面波W3と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。
The
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、第1伝搬面部11に第1表面波W1を発生させ、且つ、第2伝搬面部12に第2表面波W2を発生させるため、その両端部(図2での左端部、右端部)が伝搬体10の伝搬面部11、12を跨いで迫り出すように設けられる。例えば、第1表面波W1及び第2表面波W2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、第1表面波W1及び第2表面波W2は、漏洩レイリー波、横波型弾性表面波(SH-SAW)等であってもよい。内部伝搬波W3は、横波等であればよい。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
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
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
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が検出した第1表面波W1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、第1表面波W1、第2表面波W2及び内部伝搬波W3が発生する。PCBの受信回路は、反射した第1表面波W1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。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
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
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を伝搬する第1表面波W1、第2表面波W2及び内部伝搬波W3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、第1表面波W1、第2表面波W2及び内部伝搬波W3が伝搬体10を伝搬する。
Here, an example of a method of calculating the position of the
時点t1は、第1表面波W1が第1端部15に設けられた第1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。期間T1は、時点t0から時点t1までの期間である第1の表面波伝搬期間T1である。時点t2は、第2表面波W2が第2端部16に設けられた第2反射部12aで反射されて圧電素子30に入力した時点である。期間T2は、時点t0から時点t2までの期間である第2の表面波伝搬期間T2である。時点t3は、内部伝搬波W3が孔18で反射されて圧電素子30に入力した時点である。期間T3は、時点t0から時点t3までの期間である内部伝搬波伝搬期間T3である。
A time point t1 is a time point when the first surface wave W1 is reflected by the first reflecting
ここで、第1表面波W1、第2表面波W2及び内部伝搬波W3のうち第1表面波W1と内部伝搬波W3とに着目する。伝搬体10が上述のようにPPSの場合、第1表面波W1は、伝搬体10が液体4に浸かった部分では、伝搬体10(第1伝搬面部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、第1の表面波伝搬期間T1が長くなる。この特性を利用して、制御部2は、第1の表面波伝搬期間T1を計測し、予めROMに記憶した、第1の表面波伝搬期間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。一方、内部伝搬波W3は、伝搬体10の内部を進む。このため、伝搬体10が液体4に浸かっている部分には影響されずに内部伝搬波伝搬期間T3の値が定まる。この特性を利用して、制御部2は、内部伝搬波伝搬期間T3を計測し、予めROMに記憶した、内部伝搬波伝搬期間T3と伝搬体10の温度との関係を示す温度特性データを参照し、伝搬体10の温度を求める。そして、温度依存性がある第1の表面波伝搬期間T1を、求めた温度に応じて補正する。つまり、制御部2は、内部伝搬波W3に基づき第1の表面波伝搬期間T1を温度補正し、温度補正後の第1の表面波伝搬期間T1と、液面位置検出データとに基づき、液面位置を算出する(検出する)。なお、液面位置検出データ、温度補正データは、数式又はテーブルで構成されていればよい。また、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。
Of the first surface wave W1, the second surface wave W2, and the internal propagating wave W3, the first surface wave W1 and the internal propagating wave W3 are focused here. When the propagating
また、本例の場合、上述した表面波検出装置1を用いて、容器3内に入れられた液体4の種類(以下、液種とも言う。)を特定することも可能である。以下、当該液種を特定する液種特定装置200について説明する。液種特定装置200は、上述した表面波検出装置1及び制御部2を備える。この液種特定装置200において、制御部2は、液体4の種類を特定する特定部として機能する。
Further, in the case of this example, it is also possible to specify the type of liquid 4 (hereinafter also referred to as liquid type) contained in the container 3 using the surface
以下、液種特定方法の一例を説明する。第1、第2の表面波伝搬期間T1、T2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第1、第2の表面波伝搬期間T1、T2が短くなる一方で、表面波伝搬速度が遅くなるにつれて第1、第2の表面波伝搬期間T1、T2が長くなる。そして、この場合、制御部2は、第1の表面波伝搬期間T1から第2の表面波伝搬期間T2を差し引いた値である伝搬期間の差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種を特定する。各伝搬面部11、12が液体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、並びに、伝搬体10固有の内部伝搬波W3の伝搬速度vs、気中での表面波伝搬速度vR及び密度ρSによって定まる。すなわち、伝搬体10の材質が固定であって、且つ、Z方向における第1反射部11aと第2の反射部12bとの間の距離(つまり第1の距離D1と第2の距離D2との距離差)が予め定められた一定の値であるときには、各伝搬面部11、12が液体4に浸っているときの表面波伝搬速度は液種によって変化する。そのため、実測またはシミュレーション等によって、各伝搬面部11、12が液体4に浸っているときの表面波伝搬速度と液種との関係を得ることができる。よって、表面波伝搬速度と液種とが関係付けられたデータテーブルをROMに記憶し、制御部2は、当該データテーブルを参照することにより、算出した表面波伝搬速度に基づいて液種を特定することができる。
An example of the liquid type specifying method will be described below. Since the first and second surface wave propagation periods T1 and T2 are inversely proportional to the surface wave propagation velocity, the faster the surface wave propagation velocity, the shorter the first and second surface wave propagation periods T1 and T2. As the surface wave propagation speed becomes slower, the first and second surface wave propagation periods T1 and T2 become longer. In this case, the
このように、液種特定装置200では、各表面波伝搬期間T1、T2に基づいて液種を特定することができる。前述のように、内部伝搬波伝搬速度及び表面波伝搬速度は、伝搬体10の温度に影響を受ける。すなわち、伝搬体10の温度に起因して伝搬体10の密度ρS、弾性率が変化し、内部伝搬波伝搬速度及び表面波伝搬速度が、伝搬体10の密度ρS、弾性率によって変化する。ここで、内部伝搬波W3は伝搬体10の内部を進むため、内部伝搬波伝搬速度(内部伝搬波伝搬期間T3)は、伝搬体10が浸っている液種に影響されずに、伝搬体10の温度のみに影響を受ける。そのため、制御部2は、内部伝搬波W3の内部伝搬波伝搬期間T3から、ROMに記憶した温度条件を参照し、伝搬体10の温度を求めてもよい。制御部2は、伝搬体10の温度に基づいて、所定の補正係数等を考慮した補正手法を用いて、各表面波伝搬期間T1、T2を補正してもよい。制御部2が、補正後の各表面波伝搬期間T1、T2に応じて液種を特定することによって、伝搬体10の温度を考慮した精度の高い液種の特定を行うことができる。
Thus, the liquid type identification device 200 can identify the liquid type based on the surface wave propagation periods T1 and T2. As described above, the propagation velocity of the internally propagating wave and the propagation velocity of the surface wave are affected by the temperature of the propagating
制御部2は、検出した液面位置及び特定した液種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く、また特定した液種を画像などによりユーザに報知可能な構成であればよい。
The
以上のように、本実施形態によれば、圧電素子30は、被載置部21bから対向部C(第1端部15)に向けて第1伝搬面部11に第1表面波W1を発生させるとともに対向部C(第1端部15)に設けられた第1反射部11aから被載置部21bへと反射した第1表面波W1を検出可能に構成されるとともに、被載置部21bから対向部C(第2端部16)に向けて第2伝搬面部12に第2表面波W2を発生させるとともに対向部C(第2端部16)に設けられた第2反射部12aから被載置部21bへと反射した第2表面波W2を検出可能に構成され、被載置部21bから第1反射部11bまでの第1の距離D1が被載置部21bから第2反射部11bまでの第2の距離D2と異なっている(例えば第1の距離D1は第2の距離D2よりも大きくなっている)。
As described above, according to the present embodiment, the
従って、圧電素子30が反射した各表面波W1、W2の検出信号を受信し、当該検出信号を制御部2に供給することで、制御部2による制御のもと、液面位置の検出、及び液類の特定が可能となる。よって、本発明の表面波検出装置によれば、第1、第2の表面波伝搬期間T1、T2を利用して、液面位置の検出に加えて液種の特定を行うことが可能となり、商品価値を高めることができるという利点がある。
Therefore, by receiving the detection signals of the surface waves W1 and W2 reflected by the
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。 The present invention is not limited by the above embodiments and drawings. Modifications (including deletion of components) can be made as appropriate without changing the gist of the present invention.
例えば伝搬体10の材質は、各表面波W1、W2を良好に伝搬することができれば任意である。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、各表面波W1、W2が良好に伝搬できれば金属から構成されていてもよい。
For example, any material can be used for the propagating
また、液面位置の検出、及び液種の特定が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。
Moreover, the posture of the propagating
また、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 position of the liquid level of the liquid 4 means detecting the position of the
以上の手法で、液面位置の検出、及び液種の特定を行うことができる限りにおいては、各表面波W1、W2の種類は任意である。以上では、各表面波W1、W2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、各表面波W1、W2は、超音波よりも低い周波数の音波であってもよい。 The surface waves W1 and W2 may be of any type as long as the liquid surface position can be detected and the type of liquid can be identified by the above technique. In the above, an example in which the surface waves W1 and W2 are pulses of ultrasonic waves (for example, sound waves of 20 kHz or higher) (ultrasonic pulses) has been described. Sound waves with a frequency lower than ultrasonic waves may be used.
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 第1伝搬面部
11a 第1反射部
12 第2伝搬面面
12a 第2反射部
13 第1側面
14 第2側面
15 第1端部
16 第2端部
17 連結部
18 孔
18a 孔内周面
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
C 対向部
D1 第1の距離
D2 第2の距離
T1 第1の表面波伝搬期間
T2 第2の表面波伝搬期間
T3 内部伝搬波伝搬期間
W1 第1表面波
W2 第2表面波
W3 内部伝搬波
REFERENCE SIGNS
Claims (8)
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、
前記超音波振動の第1表面波が伝搬する第1伝搬面部と、
前記超音波振動の第2表面波が伝搬する第2伝搬面部と、
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第1伝搬面部に前記第1表面波を発生させるとともに前記対向部に設けられた第1反射部から前記被載置部へと反射した前記第1表面波を検出可能に構成されるとともに、前記被載置部から前記対向部に向けて前記第2伝搬面部に前記第2表面波を発生させるとともに前記対向部に設けられた第2反射部から前記被載置部へと反射した前記第2表面波を検出可能に構成され、
前記被載置部から前記第1反射部までの第1の距離が、前記被載置部から前記第2反射部までの第2の距離と異なっ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 first propagation surface portion through which the first surface wave of the ultrasonic vibration propagates;
a second propagation surface portion through which the second surface wave of the ultrasonic vibration propagates;
a facing portion provided at a position facing the mounting portion;
The piezoelectric element generates the first surface wave on the first propagation surface portion from the mounting portion toward the facing portion, and transmits the first surface wave from the first reflecting portion provided on the facing portion to the mounting portion. , the second surface wave is generated on the second propagating surface portion from the mounting portion toward the facing portion, and the second surface wave is provided on the facing portion. configured to be able to detect the second surface wave reflected from the second reflecting portion to the mounting portion,
A surface wave detecting device, wherein a first distance from the mounting portion to the first reflecting portion is different from a second distance from the mounting portion to the second reflecting portion.
前記第1伝搬面部と第1傾斜面部とのなす角度が鋭角であり、前記第2伝搬面部と第2傾斜面部とのなす角度が鋭角であることを特徴とする請求項1または請求項2記載の表面波検出装置。 The facing portion includes a first inclined surface portion provided toward the second propagation surface portion with the first reflection portion as a starting point, and a first inclined surface portion provided toward the first propagation surface portion with the second reflection portion as a starting point. 2 inclined surface portions, and
3. The angle between the first propagation surface portion and the first inclined surface portion is an acute angle, and the angle between the second propagation surface portion and the second inclined surface portion is an acute angle. surface wave detector.
前記一対の非伝搬面部を貫通するように前記伝搬体に形成された前記孔の前記被載置部と向かい合う孔内周面によって前記内部伝搬波が反射することを特徴とする請求項6記載の表面波検出装置。 The propagating body has a pair of non-propagating surface portions that connect the first propagating surface portion and the second propagating surface portion and that do not propagate the ultrasonic vibration,
7. The internally propagating wave is reflected by an inner peripheral surface of the hole formed in the propagating member so as to penetrate the pair of non-propagating surface portions and facing the mounting portion. Surface wave detector.
Priority Applications (1)
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JP2022018504A JP2023116007A (en) | 2022-02-09 | 2022-02-09 | Surface wave detection device |
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- 2022-02-09 JP JP2022018504A patent/JP2023116007A/en active Pending
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