JPH08145764A - 液面レベル検出装置とそれを用いた液面レベル検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波センサを用いた液面レベル検出の検出
精度を確保する。 【構成】 超音波センサＡ，Ｂは、センサケース２０の
センサ搭載部２１ａ，２１ｂに搭載されて、回路基板３
０と共に容器１０の外側に取付けらている。この取付け
の際に、弾性を有するパッキン２４ａ，２４ｂが搭載部
２１ａ，２１ｂの先端にはめられ、さらに、搭載部２１
ａ，２１ｂの底面には封止剤４４が塗布されてセンサケ
ース２０が取り付けられている。取付けによってパッキ
ンに圧力が加わり、搭載部２１ａ，２１ｂの底面と容器
１０の界面の空気が排除されて密閉される。各超音波セ
ンサＡ，Ｂは、超音波を送出すると共に、容器１０の反
対側で反射した超音波を受信して容器１０中の液面レベ
ルを検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波センサを用い
て、容器中の液面レベル等を検出する液面レベル検出装
置とその装置を使用した液面レベル検出方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば次の文献に記載されるものあった。 文献；“新しいセンサの技術開発と最適な選び方・使い
方”上巻、（昭５３−７−１）経営開発センタ出版部、
P.２２０ 上記文献には、超音波センサを用いて容器内の液面レベ
ルを観察し、観測の結果に応じて警報等を発する液面レ
ベル検出方法等が示されている。容器の外側或いは内側
の所望の位置に超音波センサを固定し、例えば容器の反
対側で反射した超音波の反射波を超音波センサで捕えて
いる。液体が存在すれば反射波が捕らえられ、液がない
場合には反射波が得られない。この原理を利用すること
によって、液面のレベルが検出される。ところが、この
種の液面レベル検出方法の実施例はまだ少ない。その理
由としては、センサ自体が高価であることに加えて、セ
ンサが使用される設備等に制約があること等が推定され
る。超音波を用いた液面レベル検出方法では、センサを
容器に取付けなければならない。その取付け方法として
は、センサを直接容器に接着剤で固着するか、センサ搭
載部を有する補助板（センサケース）にセンサを取付
け、その補助板を容器にねじ等で固定するか、または、
磁石を用いて補助板を容器に固定するかの方法が採用さ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
センサを容器に取付ける方法では、次の（１）〜（５）
のような課題があった。 （１）接着剤でセンサを固定する場合、センサと容器の
接着界面に気泡が発生し、超音波の伝達特性が劣化す
る。つまり、検出における信頼性に欠陥が生じる。ま
た、接着剤で固着されているため、容器の取換えや、故
障の時のセンサの取換えができない。 （２）ねじ等で容器に取付ける場合、センサ搭載部と容
器の密着界面の表面仕上げ状態によって空気層が生じて
超音波の伝達特性が劣化する。そのため、表面仕上げに
加工精度を要する。又、ねじの締付け具合が不完全な場
合にも、密着界面に隙間が生じるので、超音波の伝達特
性が劣化する。即ち、ねじの締付けにも、熟練が必要と
なる。 （３）磁石で補助板を固定する場合、取付けの位置出し
が正確に出来ないという欠点を有すると共に、振動等に
よって位置ずれが生じやすい。 （４）測定環境の雰囲気温度が変化すると、補助板と容
器間の熱膨脹が異なるために、センサ搭載部と容器の密
着界面に隙間が生じる共に超音波の放射角度及び入力角
度が変化し、検出精度が劣化する。 （５）測定物の熱変化をさせる場合、例えば、測定物の
液体が冷却と沸騰を繰り返すような場合にも、補助板と
容器間の熱膨脹が異なるために、密着界面に隙間が生じ
る共に超音波の放射角度及び入力角度が変化し、検出精
度が劣化する。

【０００４】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、上記課題
を解決するために、超音波センサをセンサ搭載部に搭載
したセンサケースを有し、前記センサケースが容器に取
付けられて前記超音波センサで超音波を検出することで
該容器中の液面レベルを検出する液面レベル検出装置に
おいて、次のような構造にしている。即ち、第１の発明
の液面レベル検出装置は、前記センサ搭載部の側面に段
差を設けて該センサ搭載部の底面を凸状とし、該凸部よ
りも高い高さを有しかつ弾性を有するパッキンを該段差
に挿入し、該凸部表面に封止剤を塗布してから、該セン
サ搭載部の底面を前記容器の外周に圧接した構造として
いる。第２の発明は、超音波センサをセンサ搭載部に搭
載したセンサケースを有し、前記センサケースが容器に
取付けられて前記超音波センサで超音波を検出すること
で該容器中の液面レベルを検出する液面レベル検出装置
において、次のような構造にしている。即ち、前記セン
サ搭載部の側面に段差を設けて該センサ搭載部の底面を
凸状とし、円筒形の底面に穴を有した弾力性を有するパ
ッキンを該センサ搭載部の根元を含むセンサ搭載部の外
周にはめ込んでから、前記容器の外周に設けられた貫通
穴に該凸部を挿入し該センサ搭載部を該容器に圧接した
構造としている。第３の発明は、第１または第２の発明
におけるセンサケースの中央または１端または両端に、
熱膨脹による収縮差を吸収する弾性部を設けている。

【０００５】第４の発明は、第１または第２の発明にお
けるセンサケースと、前記センサケースと共に前記容器
にねじで取付けられて前記超音波センサの電気的制御を
行う回路基板とを備えた液面レベル検出装置において、
次のような構造を講じている。即ち、本発明における液
面レベル検出装置における前記回路基板は、１つの固定
用穴と該固定用穴とは異なる穴または切り欠きを有し、
前記固定用穴は前記ねじ径で形成し、他の穴または切り
欠きは前記ねじの頭部が通過する穴または切り欠きで形
成している。そして、前記回路基板は、前記固定用穴を
貫通するねじで前記センサケースに対するスペーサと該
センサケースを介して前記容器の所定の位置に係止され
る構成とし、前記センサケースは、前記回路基板の固定
用穴とは異なる穴または切り欠きを前記頭部まで通過し
たねじで前記容器の所定の位置に係止される構成として
いる。第５の発明は、第３の発明におけるセンサケース
と、前記センサケースと共に前記容器にねじで取付けら
れて前記センサの電気的制御を行う回路基板とを備えた
液面レベル検出装置において、次のような構造を講じて
いる。即ち、本発明の液面レベル検出装置の回路基板
は、１つの固定用穴と該固定用穴とは異なる穴または切
り欠きを有し、前記固定用穴は前記ねじ径で形成し、他
の穴または切り欠きは前記ねじの頭部が通過する穴また
は切り欠きで形成している。そして、前記回路基板は、
前記固定用穴を貫通するねじでスペーサと前記センサケ
ースの押さえ板とを介して前記容器の所定の位置に係止
される構成とし、前記センサケースは、前記回路基板の
固定用穴とは異なる穴または切り欠きを前記頭部まで通
過したねじで前記容器の所定の位置に係止される構成と
している。第６の発明は、第１、２、３、４または５の
発明における液面レベル検出装置を用い、前記容器中の
液体を伝搬する超音波を前記超音波センサで受波して該
液体の液面のレベルを検出するようにしている。

【０００６】

【作用】第１の発明によれば、以上のように液面レベル
検出装置を構成しているので、センサ搭載部が容器の外
周に圧接されると、弾性を有するパッキンに圧力が加わ
る。このときの圧力で、容器とセンサ搭載部の界面にあ
る空気と封止剤に含まれる空気が外側に押し出され、容
器とセンサ搭載部の界面は圧接されて密封される。第２
の発明によれば、センサ搭載部が容器の外周に圧接され
ると、センサ搭載部の根元を含むセンサ搭載部の外周に
はめ込まれた弾力性を有するパッキンに圧力が加わる。
そのパッキンは、容器中の液に対する防水をすることに
なる。第３の発明によれば、熱によって容器が熱膨脹を
する場合、弾性部を有する事により、第１または第２の
発明におけるセンサ搭載部が容器の熱膨脹に追従して移
動する。第４の発明によれば、第１または第２の発明に
おけるセンサケースと回路基板とを容器に取り付ける
際、回路基板は固定用穴を貫通するねじで、センサケー
スに対するスペーサと該センサケースを介して容器の所
定の位置に係止される。さらに、センサケースは、回路
基板の固定用穴とは異なる穴または切り欠きを通過した
ねじで容器の所定の位置に係止される。即ち、回路基板
の背面からセンサケースの最終的な取付けが行われる。
第５の発明によれば、容器が熱膨張をする場合のセンサ
ケースと回路基板とを容器に取り付ける際、回路基板は
固定用穴を貫通するねじで。センサケースに対するスペ
ーサと押さえ板とセンサケースを介して容器の所定の位
置に係止される。さらに、センサケースは、回路基板の
固定用穴とは異なる穴または切り欠きを通過したねじで
容器の所定の位置に係止される。即ち、回路基板の背面
からセンサケースの最終的な取付けが行われる。ここ
で、回路基板は、１本のねじで取り付けられた構成とな
る。第６の発明によれば、第１、２、３、４または第５
の発明の液面レベル検出装置が用いられ、容器中の液を
伝搬する超音波に基づいて液面レベルが検出される。従
って、前記課題を解決できるのである。

【０００７】

【実施例】第１の実施例 図１は、本発明の第１の実施例の液面レベル検出装置の
組立て状態を示す斜視図である。この液面レベル検出装
置では２個の送受両用超音波センサＡ，Ｂが、容器１０
の異なる高さの位置にそれぞれ固定される。センサＡが
容器１０の上側に固定され、センサＢが下側に固定され
る。この液面レベル検出装置は、容器１０中の液面レベ
ルがセンサＡ，Ｂの上にあるのか、それらの間にあるの
か、または下にあるのかを、超音波を用いて検出する装
置である。２個の超音波センサＡ，Ｂを用いて、例えば
液面レベルがセンサＢの下になった場合に液を補充し、
液面のレベルがセンサＡの位置に到達したときに、その
補充を停止させるものである。各センサＡ，Ｂは、セン
サケース２０のセンサ搭載部に搭載され、該センサＡ，
Ｂを制御するための回路基板３０と共に容器１０に固定
される構成である。容器１０は外周の一部に平面部１１
を有し、その平面部１１には、３つのセンサケース取付
け柱１２ａ，１２ｂ，１２ｃが形成されている。センサ
ケース２０は、２個の円柱状のセンサ搭載部２１ａ，２
１ｂと、３個のねじ穴２２ａ，２２ｂ，２２ｃとを有し
ている。センサ搭載部２１ａ，２１ｂは、センサＡ，Ｂ
を収納するためのものであり、各センサ搭載部２１ａ，
２１ｂの内側の底面にセンサＡ，Ｂが装着されている。
ＩＣ等を搭載した回路基板３０は、中心の固定用穴３１
と、上下の端部に設けられ、ねじの頭部とねじ回しが通
過する大きさの上下穴（または切り欠き）３２ａ，３２
ｂとを、有している。容器１０にセンサケース２０と回
路基板３０を取付ける場合、はじめに、上部ねじ４１ａ
と下部ねじ４１ｂを用い、センサケース２０を容器１０
の取付け柱１２ａ，１２ｂに仮止めする。仮止めの後、
固定用穴３１とスペーサであるカラ４３とねじ穴２２ｃ
とに長ねじ４２を通して、取付け柱１２ｃに長ねじ４２
をきつく係止する。最後に、上部ねじ及び下部ねじ４１
ａ，４１ｂが、取付け柱１２ａ，１２ｂに係止される。
このとき、各ねじ４１ａ，４１ｂの頭部とねじ回しが、
穴（または切り欠き）３２ａ，３２ｂを通過し、センサ
ケース２０が取付け柱１２ａ，１２ｂに固定される。

【０００８】図２（ａ）（ｂ）は、図１の取付けの詳細
を示す断面図である。センサケース２０を容器１０中の
液体に直接触れさせずに、間接的に液面レベルを検出す
る間接的レベル検出の場合、図２（ａ）のように、各セ
ンサ搭載部２１ａ，２１ｂの底部の側面には、段差２３
ａ，２３ｂが設けられてそれぞれ凸状なっている。各段
差２３ａ，２３ｂよりも僅かに高いリング状の弾性を有
するパッキン２４ａ，２４ｂが、該段差２３ａ，２３ｂ
にそれぞれはめ込まれる。取付けの際、各センサ搭載部
２１ａ，２１ｂの底部の底面２５ａ，２５ｂに対して封
止剤４４を塗布した後に、ねじ４１ａ，４１ｂ，４２で
センサケース２０と回路基板３０が容器１０に締付けら
れる。なお、封止剤４４としては、長期に渡って効果が
あり変質のない媒質の、例えばシリコーングリス等が利
用される。センサケース２０を容器１０中の液体に直接
触れさせる、直接的レベル検出をする場合、図２（ｂ）
のように、各センサ搭載部２１ａ，２１ｂの凸状部を長
くするとともに、容器１０にセンサ搭載部２１ａ，２１
ｂの貫通穴１３ａ，１３ｂが設けられる。この場合に使
用するリングパッキン２６ａ，２６ｂは、底部がセンサ
搭載部２１ａ，２１ｂの底部の外周に嵌合する穴を有
し、かつ側壁を設けた円筒状のものを用いる。取付けの
際、リングパッキン２６ａ，２６ｂをセンサ搭載部２１
ａ，２１ｂの根元まではめ込んだ後、容器１０の穴１３
ａ，１３ｂに段差２３ａ，２３ｂを挿入する。そして、
ねじ４１ａ，４１ｂ，４２でセンサケース２０と回路基
板３０が、容器１０に締付けられる。

【０００９】次に、図１の液体レベル検出装置の動作を
説明する。超音波センサ２個の超音波センサＡ，Ｂは、
超音波を送受するセンサである。例えば、超音波センサ
Ａが発した超音波は、液中を伝わり容器１０の反対側で
反射されて再びセンサＡに到達する。センサＡで受信し
た反射波によって、該センサＡの設置された高さに、液
体があるかどうかが判定される。その高さに液体がない
場合、空気層が存在するため反射波が得られない。その
ため、反射波のレベルによって、液体があるかどうかが
判定される。超音波センサＢも同様である。即ち、液面
のレベルがセンサＡ，Ｂの上にあるのか、間にあるの
か、または下にあるのかが検出される。液面のレベルが
センサＢより下にあった場合、容器１０中の液が補充さ
れる。この補充は液面のレベルがセンサＡの位置に到達
するまで継続され、液面のレベルがセンサＡによって検
出されると補充が停止される。よって、液面のレベルが
所望のレベルに保たれる。ここで、例えば間接的レベル
検出の場合、センサケース取付け部２１ａ，２１ｂの底
面２５ａ，２５ｂに塗布された封止剤４４によって、容
器１０の平面部１１と底面２５ａ，２５ｂが密着してい
る。即ち、センサケース２０と回路基板３０を容器１０
に取付ける段階で、取付けねじ４１ａ，４１ｂ，４２が
締付けられることによって、リングパッキン２４ａ，２
４ｂが押しつけられ、その圧力で封止剤４４中に含まれ
る空気と界面の空気が押し出され、底面２５ａ，２５ｂ
が密封される。直接的レベル検出の場合、２つの円筒形
のパッキン２６ａ，２６ｂに圧力が加わって液もれを防
止する。

【００１０】以上のように、本実施例においては、間接
的レベル検出の場合に底面２５ａ，２５ｂに封止剤４４
が塗布されてパッキン２４ａ，２４ｂがそれぞれ締付け
られる。また、直接的レベル検出の場合には、パッキン
２６ａ，２６ｂで液もれを防止しつつ、底面２５ａ，２
５ｂを液に直接触れさせている。また、センサケース２
０を容器１０に取付ける際に、ねじ４１ａ，４１ｂの頭
部を回路基板３０に設けられた穴（または切り欠き）３
２ａ，３２ｂを通過させ、ねじ回しでそれらのねじ４１
ａ，４１ｂの頭部を締付けるようにしている。よって、
例えば、次の（１）〜（７）の利点を有している。 （１） 間接的レベル検出の場合に、空気が排除されて
密閉され、各センサ搭載部２１ａ，２１ｂと容器１０の
密着界面の表面仕上げ状態に関係なく、底面２５ａ，２
５ｂを容器１０に密着させることができ、超音波の伝達
特性が劣化しない。 （２） 間接的レベル検出の場合に、各ねじ４１ａ，４
１ｂ、４２の締付け具合が多少不均一な場合にも、各パ
ッキン２４ａ，２４ｂが弾性をそれぞれ有しているの
で、底面２５ａ，２５ｂと容器１０の密着界面に隙間が
できない。そのため、センサケース２０の取付けに際
し、熟練を必要としない。

【００１１】（３） 間接的レベル検出の場合、図２の
ように、センサ搭載部２１ａ，２１ｂが容器１０に縦に
取付けられる場合にも、パッキン２４ａ，２４ｂが各ね
じ４１ａ，４１ｂ、４２によって締付けられているの
で、封止剤４４の流出がなく、長期的信頼性が得られ
る。 （４） 直接的レベル検出の場合には、底面２５ａ，２
５ｂが直接液に触れるので、容器１０の外壁による余分
な超音波の透過及び反射がなくなり、超音波の伝達特性
の品質を向上できる。また、容器１０の材質を制御する
必要がなくなる。 （５） 各底面２５ａ，２５ｂの密封が確保されて超音
波の伝達特性が劣化しないので、実際に液面レベル検出
を行う場合に、従来では頻繁に行われていた検出感度の
調整等が不要となる。 （６） 回路基板３０もセンサケース２０と共に、容器
１０に固定するので、別に回路基板を実装する場所を設
ける必要がない。 （７） 回路基板３０の背面側から、センサケース２０
の固定用ねじ４１ａ，４１ｂを締付けることができ、組
み立てが容易となって取付け工数の削減ができる。

【００１２】第２の実施例 図３は、本発明の第２の実施例の液面レベル検出装置の
組立て状態を示す斜視図である。この液面レベル検出装
置は、容器１０内の液体が沸騰する程度の高温時の液面
レベルを検出する装置であり、第１の実施例と同様の超
音波センサＡ，Ｂを備えている。センサＡが容器１０の
上側に固定され、センサＢが下側に固定される。２個の
超音波センサＡ，Ｂを用いて、沸騰によって液面レベル
がセンサＢの下になった場合に液を補充し、液面のレベ
ルがセンサＡの位置にきたときに、その補充を停止させ
るものである。本実施例の液面レベル検出装置において
は、容器１０及び回路基板３０は第１の実施例と同様の
構造であるが、熱による影響を防止するために第１の実
施例のセンサケース２０とは異なる構成のセンサケース
５０を用いている。即ち、センサケース５０には、熱膨
脹に対する弾性部５１がセンサケース２０に対して設け
られている。弾性部５１は、ねじ穴２２ｃを中心として
センサケースの一部を、図３のように切り欠いて形成さ
れ、この弾性部５１がセンサケース５０の上部側と下部
側を連結している。弾性部５１をはさんだ両側には２本
のピン５２が立てられている。該センサケース５０と回
路基板３０の間には、押え板５３が設けられている。押
え板５３は、２つのピン５２の通る上下の切り欠き５３
ａ，５３ｂと、ねじ４２の通る中心穴５３ｃを有してい
る。組み立てられたとき、この押え板５３がセンサケー
ス５０を押さえる構成となっている。容器１０にセンサ
ケース２０と回路基板３０を取付ける場合、第１の実施
例と同様に、上部ねじ４１ａと下部ねじ４１ｂを用い、
センサケース２０を取付け柱１２ａ，１２ｂに仮止めす
る。仮止めの後、固定用穴３１と、スペーサであるカラ
４３と、押さえ板５３の中心穴５３ｃと、ねじ穴２２ｃ
とに、長ねじ４２を通し、取付け柱１２ｃに長ねじ４２
をきつく係止する。最後に、上部ねじ及び下部ねじ４１
ａ，４１ｂが締付けられる。このときも第１の実施例と
同様であり、ねじ回しが穴（または切り欠き）３２ａ，
３２ｂを通してねじ４１ａ，４１ｂの頭にあてがわれ、
それらのねじ４１ａ，４１ｂが回転して締付けられる。

【００１３】図４（ａ）（ｂ）は、図３の取付けの詳細
を示す断面図である。間接的レベル検出をする場合（図
４（ａ））、第１の実施例と同様に、センサ搭載部２１
ａ，２１ｂの底部には段差２３ａ，２３ｂが設けられ、
パッキン２４ａ，２４ｂが、該段差２３ａ，２３ｂには
め込まれる。各センサ搭載部２１ａ，２１ｂの底部の底
面２５ａ，２５ｂに対して封止剤４４を塗布した後に、
ねじ４１ａ，４１ｂ，４２でセンサケース２０と回路基
板３０が容器１０に固定される。封止剤４４は、底面２
５ａ，２５ｂと容器１０の界面の密着性を確保する。直
接的レベル検出をする場合（図４（ｂ））、取付けの
際、リングパッキン２６ａ，２６ｂをセンサ搭載部２１
ａ，２１ｂにはめ込んだ後、容器１０の平面部１１の穴
１３ａ，１３ｂに段差２３ａ，２３ｂを挿入し、ねじ４
１ａ，４１ｂ，４２でセンサケース２０と回路基板３０
が、容器１０に固定される。

【００１４】次に、図３の液体レベル検出装置の動作を
説明する。容器１０中の液体がヒータ等によって加熱さ
れて沸騰し、その沸騰によって液面レベルが下がる。セ
ンサＢの位置よりも液面レベル下がるとセンサＢの受信
する反射波がなくなり、容器１０中の液体の減量が検出
される。液体の減量が検出されると、その液体が補充さ
れる。この補充は、液面のレベルがセンサＡの位置に到
達するまで継続され、液面のレベルの上昇がセンサＡに
よって検出されると補充が停止される。間接的レベル検
出の場合、第１の実施例と同様に、センサケース搭載部
２１ａ，２１ｂの底面２５ａ，２５ｂに塗布された封止
剤４４によって、容器１０の平面部１１と底面２５ａ，
２５ｂが密着し、さらに、ねじ４１ａ，４１ｂ，４２に
よって、リングパッキン２４ａ，２４ｂが押しつけられ
て底面２５ａ，２５ｂが密封されている。又、直接的レ
ベル検出の場合、２つの円筒形のパッキン２６ａ，２６
ｂが、液もれを防止する。

【００１５】ここで、液体が補充される場合、例えば冷
却された液体が補充されるので、容器１０の温度は、液
体の沸点の温度から冷却されたその温度まで変化する。
継続的に使用する場合には、その温度変化が繰り返され
る。つまり、容器１０は図４中のα方向の膨脹収縮を繰
り返すことになる。例えば、容器１０が金属で、センサ
ケースが樹脂でそれぞれ構成されているときには、それ
らの熱膨脹係数が大幅に異なる。図３のセンサケース５
０に設けられた弾性部５１は、容器１０の熱による伸縮
を吸収する。そのため、センサ搭載部２１ａ，２１ｂが
容器１０の伸縮に追従し、熱膨脹係数の違いによるセン
サケース５０の変形が防止さる。即ち、間接的レベル検
出の場合には、底面２５ａ，２５ｂと容器１０の密封が
確保される。直接的レベル検出では、超音波の伝達角度
が変わることが、防止される。押さえ板５３は、弾性部
５１における締付け反力での浮き上がりを防止し、セン
サケース５０の上部側と下部側を同時に押さえるてい
る。また、回路基板３０が、中央の１本のねじ４２のみ
で取付けられているので、センサケース５０の伸縮に対
し、回路基板３０は何ら影響を受けない。つまり、回路
基板３０の変形が防止され、回路部品へのストレスが加
わらない。以上のように、本実施例では、弾性部５１を
有したセンサケース５０と、弾性部５１を押さえる押さ
え板５３とを備えている。そのため、容器１０が熱伸縮
をする場合にも、第１の実施例における（１）〜（７）
の効果を確保することができる。

【００１６】なお、本発明は、上記実施例に限定されず
種々の変形が可能である。その変形例としては、例えば
次の（Ｉ）〜（VI）のようなものがある。 （Ｉ） 第１及び第２の実施例では、各センサＡ，Ｂを
容器１０の異なる高さの位置に取付け、液面のレベルを
２か所で検出しているが、超音波センサを１か所のみに
取付けて液面のレベル検出をする場合にも、上記実施例
と同様の効果を奏することができる。また、３個以上の
センサを用いて、液面のレベルを検出する装置に対して
も適用が可能である。 （II） 各センサＡ，Ｂは、送受両用の超音波センサと
しているが、送信専用或いは受信専用とする場合にも、
上記実施例と同様の効果が得られる。センサＡ，Ｂを送
信専用或いは受信専用とする場合は、容器１０の反対側
に各センサＡ，Ｂに対応するセンサＡ1 ，Ｂ1 をそれぞ
れ取付ければよい。 （III) 図５は、図３中のセンサケースの変型例を示す
図である。センサケース５０の形状は、種々の変形が可
能であり、例えば、図５の（ａ）〜（ｄ）には、センサ
ケース５０−１〜５０−４ａがそれぞれ示されている。
センサケース５０−１の有する弾性部５１−１は、該セ
ンサケース５０−１の中央にスリットが設けられ、その
スリットの両側のアームで上下が連結されている。両側
のアームは、センサケース５０−１と同一平面で外側に
湾曲した形状とされている。センサケース５０−２の有
する弾性部５１−２も同様に、中央にスリットが設けら
れ、該スリットの両側のアームで上下が連結されてい
る。両側のアームは、センサケース５０−２の平面に対
し、垂直方向に湾曲した形状とされている。センサケー
ス５０の代わりに、各センサケース５０−１，５０−２
を用いた場合でも、第２の実施例と同様に、容器１０の
熱伸縮に対応することが可能である。図５（ｃ）（ｄ）
に示されたセンサケース５０−３ａ，５０−４ａは、超
音波センサ１個のみを搭載する構造である。センサケー
ス５０−３ａは、弾性部５１−３ａを下側のみに有して
いる。センサケース５０−４ａは、上下の両方に弾性部
５１−４ａ，５１−４ｂを有している。熱の影響の具合
に応じて、これらセンサケース５０−３ａ，５０−４ａ
を使い分けることにより、第２の実施例の効果を、さら
に、確実にすることができる。

【００１７】（IV） 図６は、図１及び図３の変形例を
示す図である。第１，第２の実施例における間接的レベ
ル検出の場合、図６のように、指示具Ｔを用いてパッキ
ン２４ａ，２４ｂを上にｔだけずらし、ずらすことによ
ってできた隙間にも封止剤４４を溜める。このようにす
ると、封止剤４４が減少した場合、上側の隙間に溜めら
れた封止剤４４が下側に移動し、底面２５ａ，２５ｂと
容器１０の界面に封止剤４４が補給される。即ち、超音
波の伝達特性の長期信頼性が確保できる。 （Ｖ） 図７は、図１及び図３におけるセンサ取付けの
変型例である。第１及び第２の実施例では、センサＡ，
Ｂを容器１０の側壁の取付けているが、図７（ａ）のよ
うに、容器１０の底面に取付けることも可能である。セ
ンサケース２０が、容器１０の底面に設けられた取付け
柱１２に締結され、センサ搭載部の底面２５が容器１０
の底面に固定される。ここでも、パッキン２４に圧力が
加えられ、封止剤４４で底面２５が密閉される。この場
合の液面レベルの検出は、容器１０の底面側から送信さ
れた超音波が液面で反射され、その反射された超音波が
容器１０の底面に取付けられたセンサで検出される。セ
ンサは、反射波のレベルで液面レベルを推定する。図７
（ｂ）の液面レベル検出装置は、図７（ａ）の装置に対
して、封止剤４４を溜める溝を容器１０の底面に設けて
いる。これにより、センサケースの底面２５と容器１０
の底面の界面に封止剤４４が常に補給される。超音波の
伝達特性の長期信頼性を確保することができる。 （VI） 第１，第２の実施例では、液体の液面のレベル
を検出しているが、単なる液体のみならず、容器１０に
蓄えられた水銀等の量的検出や、低融点金属、例えば融
溶半田槽の液面レベル検出をすることも可能である。

【００１８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、第１の発明
によれば、センサ搭載部の側面に段差を設けて底面を凸
状とし、弾性を有するパッキンをその段差に挿入て封止
剤を塗布してから、センサ搭載部の底面を容器の外周に
圧接した構造であるので、パッキンに圧力が加わり、セ
ンサ搭載部の底面と容器の界面が密封される。また、パ
ッキンが弾性を有しているので、取付け不具合があって
もその密封が確保され、超音波の伝搬特性が劣化しな
い。第２の発明によれば、センサ搭載部の側面に段差を
設けて底面を凸状とし、弾性を有するパッキンをセンサ
搭載部の外周にはめ込んでから、容器の外周に設けられ
た貫通穴に凸部を挿入し、該センサ搭載部を該容器に圧
接した構造としている。そのため、パッキンに圧力が加
わり、そのパッキンが容器中の液に対して防水を果た
す。パッキンが弾性を有しているので、取付け不具合が
あってもその防水性が確保される。第３の発明は、第１
または第２の発明におけるセンサケースの中央または１
端または両端に、熱膨脹に対する弾性部を設けている。
そのため、容器とセンサケースの熱膨脹率が異なる場合
にも、容器の熱膨脹に追従してセンサ搭載部が移動し、
センサケースの変形による超音波の伝搬特性が劣化や、
センサ搭載部の底面の密封が破壊されること等がない。
即ち、液面レベルの検出精度が確保される。第４の発明
によれば、回路基板に１つの固定用穴と該固定用穴とは
異なる穴または切り欠きを設け、その固定用穴はねじ径
で形成し、他の穴または切り欠きは前記ねじの頭部が通
過する穴または切り欠きで形成している。そのため、第
１または第２の発明におけるセンサケースと回路基板を
容器に固定するときの取付けが容易となり、工数の削減
ができる。

【００１９】第５の発明によれば、回路基板に１つの固
定用穴と該固定用穴とは異なる穴または切り欠きを設
け、その固定用穴はねじ径で形成し、他の穴または切り
欠きは前記ねじの頭部が通過する穴または切り欠きで形
成している。そのため、第４の発明と同様に、第３の発
明におけるセンサケースと回路基板を容器に固定すると
きの取付けが容易となり、工数の削減ができる。さら
に、回路基板が１本のねじで固定されることになるの
で、容器及びセンサケースが熱膨脹をする場合にも、回
路基板にはストレスが加わらず、回路素子を痛めること
がない。第６の発明によれば、第１、２、３、４または
５の発明における液面レベル検出装置を用いて、容器の
液面のレベルを検出するようにしているので、超音波の
伝搬特性が変化をしない。そのため、従来では頻繁に行
われていた検出感度調整等が不要となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の液面レベル検出装置の
組立て状態を示す斜視図である。

【図２】図１の取付けの詳細を示す断面図である。

【図３】本発明の第２の実施例の液面レベル検出装置の
組立て状態を示す斜視図である。

【図４】図３の取付けの詳細を示す断面図である。

【図５】図３中のセンサケース５０の変型例を示す図で
ある。

【図６】図１及び図３の変形例を示す図である。

【図７】図１及び図３におけるセンサ取付けの変型例で
ある。

【符号の説明】

１０ 容器 １２ａ，１２ｂ，１２ｃ 取付け柱 １３ａ，１３ｂ 貫通穴 ２０，５０ センサケース ２１ａ，２１ｂ センサ搭載部 ２３ａ，２３ｂ 段差 ２４ａ，２４ｂ，２６ａ，２６ｂ， パッキン ２５ａ，２５ｂ 底面 ３０ 回路基板 ３１ 固定用ねじ穴 ３２ａ，３２ｂ ねじ穴または切り
欠き ４１ａ，４１ｂ，４２ ねじ ４４ 封止剤 ５１ 弾性部 ５３ 押え板 Ａ，Ｂ 超音波センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関根 良浩 群馬県佐波郡境町大字伊与久3344−１ 沖 セラミック工業株式会社内 (72)発明者 滝沢 広行 群馬県佐波郡境町大字伊与久3344−１ 沖 セラミック工業株式会社内 (72)発明者 佐藤 敏彦 群馬県佐波郡境町大字伊与久3344−１ 沖 セラミック工業株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波センサをセンサ搭載部に搭載した
   センサケースを有し、前記センサケースが容器に取付け
   られて前記超音波センサで超音波を検出することで該容
   器中の液面レベルを検出する液面レベル検出装置におい
   て、 前記センサ搭載部の側面に段差を設けて該センサ搭載部
   の底面を凸状とし、該凸部よりも高い高さを有しかつ弾
   性を有するパッキンを該段差に挿入し、該凸部表面に封
   止剤を塗布してから、該センサ搭載部の底面を前記容器
   の外周に圧接した構造であることを特徴とする液面レベ
   ル検出装置。
2. 【請求項２】 超音波センサをセンサ搭載部に搭載した
   センサケースを有し、前記センサケースが容器に取付け
   られて前記超音波センサで超音波を検出することで該容
   器中の液面レベルを検出する液面レベル検出装置におい
   て、 前記センサ搭載部の側面に段差を設けて該センサ搭載部
   の底面を凸状とし、円筒形の底面に穴を有した弾力性を
   有するパッキンを該センサ搭載部の根元を含むセンサ搭
   載部の外周にはめ込んでから、前記容器の外周に設けら
   れた貫通穴に該凸部を挿入し該センサ搭載部を該容器に
   圧接した構造であることを特徴とする液面レベル検出装
   置。
3. 【請求項３】 前記センサケースの中央または１端また
   は両端に、熱膨脹による収縮差を吸収する弾性部を設け
   たことを特徴とする請求項１または２記載の液面レベル
   検出装置。
4. 【請求項４】 請求項１または２記載の前記センサケー
   スと、前記センサケースと共に前記容器にねじで取付け
   られて前記超音波センサの電気的制御を行う回路基板と
   を備えた液面レベル検出装置において、 前記回路基板は、１つの固定用穴と該固定用穴とは異な
   る穴または切り欠きを有し、 前記固定用穴は前記ねじ径で形成し、他の穴または切り
   欠きは前記ねじの頭部が通過する穴または切り欠きで形
   成し、 前記回路基板は、前記固定用穴を貫通するねじで前記セ
   ンサケースに対するスペーサと該センサケースを介して
   前記容器の所定の位置に係止される構成とし、前記セン
   サケースは、前記回路基板の固定用穴とは異なる穴また
   は切り欠きを前記頭部まで通過したねじで前記容器の所
   定の位置に係止される構成としたことを特徴とする液面
   レベル検出装置。
5. 【請求項５】 請求項３記載の前記センサケースと、前
   記センサケースと共に前記容器にねじで取付けられて前
   記センサの電気的制御を行う回路基板とを備えた液面レ
   ベル検出装置において、 前記回路基板は、１つの固定用穴と該固定用穴とは異な
   る穴または切り欠きを有し、 前記固定用穴は前記ねじ径で形成し、他の穴または切り
   欠きは前記ねじの頭部が通過する穴または切り欠きで形
   成し、 前記回路基板は、前記固定用穴を貫通するねじでスペー
   サと前記センサケースの押さえ板とを介して前記容器の
   所定の位置に係止される構成とし、 前記センサケースは、前記回路基板の固定用穴とは異な
   る穴または切り欠きを前記頭部まで通過したねじで前記
   容器の所定の位置に係止される構成としたことを特徴と
   する液面レベル検出装置。
6. 【請求項６】 請求項１、２、３、４または５記載の液
   面レベル検出装置を用い、前記容器中の液体を伝搬する
   超音波を前記超音波センサで受波して該液体の液面のレ
   ベルを検出することを特徴とする液面レベル検出方法。