KR20060054468A - 초음파 송수신 방사 센서 및 위치 검출 장치 및 제습기 - Google Patents

초음파 송수신 방사 센서 및 위치 검출 장치 및 제습기 Download PDF

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스스무 후지와라
마사히코 후쿠다
히데오 시바타
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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

간단한 구성으로 효과적으로 탱크 내의 수위량 등의 계측 대상을 비접촉으로 근거리에서 검출할 수 있는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 초음파 송수신 방사 센서(2)는, 개구를 갖는 케이싱(21)과, 케이싱 내에 마련된 에지부 고정부(22)에 양단이 고정되고, 하나 이상의 반원호 형상의 볼록면(20a)을 갖는 자기 진동에 의한 수속 시간이 빠른 진동막(20)을 구비하고, 진동막(20)의 양면에의 교류 전압의 인가에 의해 신축 동작을 행하여 볼록면의 반경 치수에 상당하는 초음파를 방사하고, 초음파를 받으면 진동막(20)에 교류 전압을 발생시키도록 하였기 때문에, 진동막(20)의 진동에 의해 송신된 초음파에 반사된 초음파가 묻혀지는 일 없이, 비접촉으로 매우 근거리의 계측 대상을 간단한 구성으로, 용이하며 저비용으로 계측할 수 있다.
초음파 송수신 방사 센서, 위치 검출 장치, 제습기

Description

초음파 송수신 방사 센서 및 위치 검출 장치 및 제습기{SENSOR FOR TRANSMITTING AND RECEIVING ULTRASONIC WAVE RADIATION, POSITION DETECTOR, AND DEHUMIDIFIER}
본 발명은, 초음파를 이용한 초음파 송수(送受) 방사 센서 및 위치 검출 장치 및 제습기에 관한 것이며, 특히, 탱크 내의 수위 등의 계측 대상을 비접촉으로 근거리에서 검출하기 위한 것에 관한 것이다.
종래의 탱크 수량 측정 장치는, 초음파를 방사하는 초음파 진동자의 앞면에 반사경을 설치하고, 초음파 진동자로부터 방사한 초음파 신호를 상기 반사경에서 한번 방사하여, 반사경에서 반사경 하면의 탱크 내의 수면으로 간접 방사시키고, 또한 수면에서 반사한 초음파 신호를 재차 반사경에서 반사시켜서 초음파 진동자로 귀환시켜 초음파 진동자를 진동시킴으로써, 초음파 신호의 방사로부터 귀환하기까지의 시간을 계측함에 의해, 탱크 내의 수위 위치를 측정하는 것이였다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
특허 문헌 1 : 특개2001-59765호 공보(제 1페이지, 도 1)
그러나, 종래의 탱크 수량 측정 장치는, 수량 측정하기 위해 이용한 초음파를 방사하는 초음파 진동자가 전기-기계계의 높은 Q특성으로 정해지는 고유 진동수의 초음파 신호를 발생하는 것으로서, 자기(自己) 진동 시간(자려(自勵) 진동)이 길기 때문에 초음파 방사 후의 자려 진동이 곧바로 수속(收束)하지 않고, 초음파 진동자로부터 방사한 초음파 신호가 수면에서 반사하여 온 경우에, 자려 진동 중에 귀환(歸還) 진동에 의한 신호가 묻혀 버리기 때문에, 반사 신호를 정밀도 좋게 검출할 수 없다는 문제가 있다.
또한, 반사경에서 약간 시간차를 만드는 것에 의해 자려 진동이 수속한 후 반사파를 검출하도록 하였다고 하여도, 공기 중에 방사된 음파는 음향(音響) 감쇠하기 때문에, 반사경을 설치한 경우에는 초음파 신호의 방사(송신 신호)로부터 귀환 거리(수신 신호)가 길어지기 때문에, 음향 감쇠에 의한 초음파 신호의 열화나 초음파 신호가 외래 노이즈 등의 영향을 받는 등의 문제도 있다.
또한, 수면이 비스듬하게 된 경우 등에는, 수면에서 초음파가 난반사하기 때문에, 반사경으로 초음파 신호가 되돌아오지 않아, 정확한 수위량(水位量)의 측정을 할 수 없게 된다는 문제도 있다.
본 발명은, 이와 같은 문제를 해결하고, 간단한 구성으로 효과적으로 탱크 내의 수위량 등의 계측 대상을 비접촉으로 근거리에서 검출할 수 있는 초음파 송수신 방사 센서 및 위치 검출 장치 및 제습기의 제공을 목적으로 한다.
본 발명에 관한 초음파 송수신 방사 센서는, 개구를 갖는 케이싱과, 케이싱 내에 마련된 에지부 고정부에 양단이 고정되고, 하나 이상의 반원호(半圓弧) 형상의 볼록면 또는 오목면을 갖는 자기(自己) 진동에 의한 수속 시간이 빠른 진동막을 구비하고, 상기 진동막의 양면에의 교류 전압 또는 펄스 형상의 전압의 인가에 의해 신축 동작을 행하여 상기 볼록면 또는 오목면의 반경 치수에 상당하는 초음파를 방사하고, 초음파를 받으면 상기 진동막에 교류 전압 또는 펄스 형상의 전압을 발생시키도록 한 것이다.
본 발명에 관한 초음파 송수신 방사 센서에 의하면, 개구를 갖는 케이싱 내에 마련된 에지부 고정부에 양단이 고정되고, 하나 이상의 반원호 형상의 볼록면 또는 오목면을 갖는 자기 진동에 의한 수속 시간이 빠른 진동막은, 그 양면에의 교류 전압 또는 펄스 형상의 전압의 인가에 의해 신축 동작을 행하여 상기 볼록면 또는 오목면의 반경 치수에 상당하는 초음파를 방사하고, 초음파를 받으면 상기 진동막에 교류 전압 또는 펄스 형상의 전압을 발생시키도록 하였기 때문에, 진동막의 진동에 의해 송신된 초음파에 반사된 초음파가 묻혀지는 일 없이, 비접촉으로 매우 근거리의 계측 대상을 간단한 구성으로, 용이하고 저비용으로 계측할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 위치 검출 장치를 적용한 제습기의 앞측 단면도.
도 2는 동 위치 검출 장치를 적용한 제습기의 물탱크의 확대 단면도.
도 3은 동 위치 검출 장치의 회로 구성을 도시한 블록도.
도 4는 동 위치 검출 장치의 초음파 송수신 방사 센서의 구성을 도시한 평면도.
도 5는 동 위치 검출 장치의 초음파 송수신 방사 센서의 구성을 도시한 단면 도.
도 6은 동 위치 검출 장치의 초음파 송수신 방사 센서의 송신 및 수신 파형예를 도시한 파형도.
도 7은 본 발명의 위치 검출 장치의 초음파 송수신 방사 센서와 종래의 탱크 수량 측정 장치의 초음파 진동자의 송신 및 수신 파형을 각각 도시한 비교 파형도.
도 8은 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 위치 검출 장치를 적용한 제습기의 앞측 단면도.
도 9는 동 위치 검출 장치의 초음파 송수신 방사 센서의 구성을 도시한 단면도.
도 10은 동 위치 검출 장치의 초음파 송수신 방사 센서를 회동시킨 상태를 도시한 단면도.
도 11은 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 동 위치 검출 장치를 적용한 구조체를 도시한 단면도.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
1 : 위치 검출 장치 2 : 초음파 송수신 방사 센서
3 : 회로부 10 : 제습기
12 : 물탱크 18 : 수면
20 : 진동막 20a : 볼록면
21 : 케이싱 22 : 에지 고정부
23 : 흡음재 30 : 송신 회로부
31 : 수신 회로부 32 : 연산 처리 회로부
실시의 형태 1
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 위치 검출 장치를 적용한 제습기의 앞측 단면도, 도 2는 동 위치 검출 장치를 적용한 제습기의 물탱크의 확대 단면도, 도 3은 동 위치 검출 장치의 회로 구성을 도시한 블록도, 도 4는 동 위치 검출 장치의 초음파 송수신 방사 센서의 구성을 도시한 평면도, 도 5는 동 위치 검출 장치의 초음파 송수신 방사 센서의 구성을 도시한 단면도, 도 6은 동 위치 검출 장치의 초음파 송수신 방사 센서의 송신 및 수신 파형예를 도시한 파형도, 도 7은 본 발명의 위치 검출 장치의 초음파 송수신 방사 센서와 종래의 탱크 수량 측정 장치의 초음파 진동자의 송신 및 수신 파형을 각각 도시한 비교 파형도이다.
도 1 내지 도 2에 있어서, 위치 검지 장치(1)를 탑재한 제습기(10)는, 본체 상부에 열교환기(11)를, 본체 하부에 물탱크(12)를 구비하고 있다.
이 제습기(10)는, 열교환기(11)에서 공기중의 수분을 흡수하고, 흡수된 수분은 드레인부(13)에 전달되어, 물탱크(12) 내로 모아진다. 물탱크(12)를 제습기(10)의 본체로부터 떼어냄으로써 물탱크(12)에 고인 수분은 외부로 버릴 수 있다.
물탱크(12)를 받아 내는 제습기(10)의 하면(14)에는 앞측에서 후측으로 늘어나는 볼록부(15)가 형성되어 있고, 물탱크(12)의 하면에는 앞측에서 후측으로 늘어나는 오목부(16)가 형성되어 있다.
제습기(10)의 하면(14)의 볼록부(15) 위를 물탱크(12)의 오목부(16)와 계합( 係合)시키고, 물탱크(12)를 제습기(10)의 하면(14)의 앞측에서 후측으로 슬라이드시킴에 의해, 물탱크(12)는 항상 정해진 위치에 장착된다.
17은 물탱크(12) 내의 저면, 18은 물탱크(12)에 고인 임의량의 물의 수면, 18A는 최상 수면이다.
위치 검출 장치(1)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 초음파의 송수신을 행하는 초음파 송수신 방사 센서(2)와, 초음파 송수신 방사 센서(2)에 전기적으로 접속되고, 위치 검출을 행하기 위한 회로부(3)로 구성되어 있다.
위치 검지 장치(1)의 초음파 송수신 방사 센서(2)는, 개략 중앙에 반경(R)의 원호를 갖는 하나의 볼록면(30a)이 전후 방향으로 늘어나도록 성형하여 이루어지는 진동막(20)의 양단을, 한단측이 개구된 케이싱(21) 내의 바닥부 근처에 마련한 에지 고정부(22)로 협착 고정함에 의해, 케이싱(21) 내에 진동 가능하게 진동막(20)이 배설되어 구성되어 있다.
진동막(20)의 이면과 케이싱(21)의 저면과의 공간에는, 초음파를 흡음하기 위한 예를 들면 우레탄 등으로 형성된 흡음재(23)가 삽입되어 있다. 이 흡음재(23)는 진동막(20)의 이면측으로 방사된 초음파 신호를 흡음하여, 불필요한 신호 성분을 제거하기 위한 것이다.
진동막(20)은 고분자계의 압전 재료인 예를 들면 폴리 불화 비닐리덴(약칭 : PVDF)으로 형성되어 있고, PVDF의 진동막(20)의 양면에 교류 전압을 인가함에 의해, 진동막(20)이 신축 동작을 행하고, 진동막(20)의 볼록면(30a)으로부터 반경(R)의 원호형상에 상당하는 초음파를 방사한다. ,
반경(R)은 식 (1)로 정의함으로써 구해지는 반경을 필요로 한다.
R=λ/2 … (1)
λ=C/f
λ=파장, C=음속, f=발진 주파수(초음파의 주파수)
위치 검지 장치(1)의 회로부(3)는, 초음파 송수신 방사 센서(2)의 양면에 만들어낸(創生) 구형파(矩形波)의 펄스 형상의 파형인 교류 전압을 인가하는 송신 회로부(30)와, 초음파 송수신 방사 센서(2)가 수신하여 초음파로부터 변환한 교류 전압으로부터 그 파고치(波高値)와, 초음파 송수신 방사 센서(2)가 반사한 초음파를 수신하는 시간을 계측하는 수신 회로부(31)와, 수신 회로부(31)가 계측한 파고치와 초음파가 수신한 시간 및 송신 회로부(30)의 초음파를 발생시키기 위한 교류 전압을 출력한 시간에 의거하여 초음파 송수신 방사 센서(2)로부터 수면까지의 거리를 연산하여 구하는 연산 처리 회로부(32)로 구성되어 있다.
다음에, 본 발명의 실시의 형태 1의 위치 검출 장치를 적용한 제습기에서의 물탱크의 수위를 검출하는 경우의 동작에 관해 설명한다.
물탱크(12)의 상부에 설치된 위치 검출 장치의 초음파 송수신 방사 센서(2)의 상기 식 (1)로 구한 반경(R)에 의거하여 형성한 볼록면(20a)을 갖는 진동막(20)에, 회로부(3)의 송신 회로부(30)에서 만들어낸 20kHz 이상의 구형파의 펄스 형상의 파형의 교류 전압을 인가하면, 진동막(20)으로부터 초음파를 방사한다.
그리고, 진동막(20)으로부터 초음파를 방사한 후에 송신 회로부(30)가 교류 전압을 진동막(30)에 인가하는 것을 정지하면, 진동막(20)으로부터의 초음파의 방 사가 곧 정지된다.
초음파 송수신 방사 센서(2)의 진동막(20)으로부터 방사한 초음파는 물탱크(12) 내의 수면 등에서 반사하여 진동막(20)으로 귀환하여, 진동막(20)을 강제적으로 진동시킨다. 강제적으로 진동된 진동막(30)의 양면에는 초음파로부터 변환한 교류 전압이 발생하고, 그 교류 전압은 수신 회로부(31)에서 수신된다. 수신 회로부(31)에서는, 교류 전압의 파고치와 초음파를 수신한 시간을 계측한다.
연산 처리 회로부(42)에서는, 수신 회로부(31)가 계측한 교류 전압의 파고치 및 수신한 시간과 송신 회로부(30)의 초음파를 발생시키기 위한 교류 전압을 출력한 시간, 즉 이른바 초음파의 송신으로부터 수신까지의 시간으로부터 초음파 송수신 방사 센서(2)로부터 계측예(計測例)인 수면까지의 거리를 계산하여 구한다는 것이다.
본 발명의 실시의 형태 1의 초음파 송수신 방사 센서(2)의 진동막(20)을 구성하는 압전 재료인 PVDF는 고유의 진동 주파수를 갖지 않기 때문에, 송신 회로부(30)로부터 교류 전압을 진동막(20)에 인가하여 진동막(20)을 진동시켜도, 교류 전압의 인가를 정지시키면 진동막(20)의 진동이 곧바로 감쇠하기 때문에, 초음파를 수신하기 위한 진동을 검출하는 준비를 할 수 있다.
또한, 수신 회로부(31)가 계측한 교류 전압의 파고치에 의거하여
초음파 송수신 방사 센서(2)로부터 계측예인 수면까지의 거리를 계산하여 구할 수 있는 것은, 초음파 송수신 방사 센서(2)로부터 수면까지의 거리가 가까우면, 초음파 송수신 방사 센서(2)로부터 초음파가 송신되고, 수면에서 반사되어 수신할 때의 초음파의 감쇠량이 작기 때문에, 수신할 때의 초음파의 파고치가 크지만, 초음파 송수신 방사 센서(2)로부터 수면까지의 거리가 멀어지면 멀어질수록, 초음파의 감쇠량이 점차로 커지기 때문에, 수신할 때의 초음파의 파고치도 점차로 작아지므로, 그 파고치를 계측함에 의해 초음파 송수신 방사 센서(2)로부터 수면까지의 거리를 계산에 의해 구할 수 있기 때문이다.
따라서 연산 처리 회로부(42)에서는, 수신 회로부(31)가 계측한 교류 전압의 파고치 또는 이른바 초음파의 송신으로부터 수신까지의 시간으로부터 초음파 송수신 방사 센서(2)로부터 계측예인 수면까지의 거리를 각각 계산하여 구할 수 있는데, 교류 전압의 파고치와 이른바 초음파의 송신으로부터 수신까지의 시간의 양쪽에서 초음파 송수신 방사 센서(2)로부터 수면까지의 거리를 구하도록 하는 편이 보다 정밀도를 높게 수면까지의 거리를 구할 수 있다.
이 실시의 형태 1에서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 위치 검출 장치(1)의 초음파 송수신 방사 센서(2)로부터 방사한 초음파는, 크게는 4개의 계측면을 계측할 수 있다.
우선, 물탱크(12)가 제습기(10)의 본체로부터 떼어진 경우이다.
이 경우는, 초음파 송수신 방사 센서(2)로부터의 초음파가, 물탱크(12)보다도 하면인 제습기(10)의 하면(14)으로 방사하는 것으로 된다.
제습기(10)의 하면(14)에서 반사한 초음파를 수신한 초음파 송수신 방사 센서(2)의 파형은, 송신 파형(S)으로부터 시간을 가장 필요로 한 시간차(A)로서, 도 6에 도시한 수신 파형(A)으로 된다.
이 수신 파형(A)의 계측에 의해, 물탱크(12)의 유무를 확인할 수 있고, 물탱크(12)가 없는 상태에서 제습기(10)가 운전되어, 물이 실내로 넘치는 등의 문제를 해결하는 안전 장치로서 적용할 수 있다.
다음에, 물탱크(12)가 제습기(10)의 본체에 장착되어 있지만, 물탱크(12) 내의 수분이 빈 경우이다.
이 경우는 초음파 송수신 방사 센서(2)로부터 방사한 초음파가, 물탱크(12) 내의 저면(20)으로 반사하여, 초음파 송수신 방사 센서(2)에 수신되는 파형은 수신 파형(B)으로 된다. 이 수신 파형(B)은 기본적으로, 수신 파형(A)의 시간차(B) 후의 것으로 된다. 이 수신 파형(B)의 계측에 의해, 물탱크(12)가 빈 상태를 검지할 수 있다.
또한, 물탱크(12)가 제습기(10)의 본체에 장착되고, 물탱크(12) 내에 드레인부(13)로부터 수분이 공급되어 수분이 저장부 임의량의 수면(18)으로 된 경우이다.
이 경우는, 초음파 송수신 방사 센서(2)로부터 방사한 초음파가, 물탱크(12) 안의 임의량의 수면(18)에서 반사하여, 초음파 송수신 방사 센서(2)에 수신되는 파형은 수신 파형(C)으로 된다. 이 수신 파형(C)은 기본적으로 수신 파형(B)의 시간차(C) 후의 것으로 된다. 이 수신 파형(C)의 계측에 의해, 물탱크(12)에서의 임의량의 수면(18)의 수위를 검출할 수 있다.
최후로, 물탱크(12)에 고인 물이 최대 용량 위치인 최상 수면(18A)으로 된 경우이다.
이 경우는, 초음파 송수신 방사 센서(2)로부터 방사한 초음파가, 물탱크(12) 내의 최상 수면(18A)에서 반사하여, 초음파 송수신 방사 센서(2)에 수신되는 파형은 수신 파형(D)으로 된다. 이 수신 파형(D)은 기본적으로 수신 파형(C)의 시간차(D) 후의 것으로 된다. 이 수신 파형(D)의 계측에 의해, 물탱크(12)에 있어서의 최상 수면(18A)의 수위를 검출할 수 있다.
이 경우, 이른바 초음파의 송신으로부터 수신까지의 시간은 0.5초이고, 이 결과로부터, 매우 근거리 0.5cm 정도의 근거리도 비접촉으로 검출 가능하다.
본 발명에 의한 초음파 송수신 방사 센서(2)에 이용한 진동막(20)의 송신 및 수신의 파형예와, 종래의 초음파 진동자에 의한 송신 및 수신의 파형예의 비교를 도 7에 도시한다.
본 발명의 초음파 송수신 방사 센서(2)에 이용한 고분자계의 압전 재료에 의한 진동막(20)은 유연한 재료이므로 고유의 진동 주파수를 갖지 않기 때문에, 진동막(20)을 진동시키기 위한 펄스 형상의 교류 전압이 진동막(20)에 인가되어 진동막(20)이 진동하여도, 진동의 감쇠는 매우 빨리 감쇠할 수 있다.
이에 대해, 종래의 초음파 진동자는 고유의 진동 주파수를 갖고 있고, 한번 진동한 경우, 그 진동이 언제까지나 계속하는 특성을 갖고 있다.
그래서, 같은 물탱크(12)의 최상 수면(21A)에서의 수위를 계측한 경우의 송신 파형과 수신 파형을 비교하면, 본 발명에 의한 초음파 송수신 방사 센서(2)에서는 진동막(20)의 진동이 빨리 감쇠하기 때문에, 어떤 시간(T) 후에, 최상 수면(21A)에서 반사한 초음파의 수신 파형을 측정할 수 있다.
그러나, 종래의 초음파 진동자를 이용한 경우는, 송신 파형이 좀처럼 감쇠하 지 않기 때문에, 수신 파형이 송신 파형에 묻혀 버리기 때문에, 수신 신호의 계측을 할 수 없고, 결과적으로 수신까지의 계측 시간을 계측할 수 없다.
따라서, 종래의 초음파 진동자로는, 근거리의 계측을 행할 수 없었지만, 본 발명에 의한 초음파 송수신 방사 센서(2)로는, 근거리의 계측이 용이하게 가능해졌다.
실시의 형태 2
도 8은 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 위치 검출 장치를 적용한 제습기의 앞측 단면도, 도 9는 동 위치 검출 장치의 초음파 송수신 방사 센서의 구성을 도시한 단면도, 도 10은 동 위치 검출 장치의 초음파 송수신 방사 센서를 회동시킨 상태를 도시한 단면도이다.
이 실시의 형태 2는 평평하지 않은 마루면(50)에 설치되는 제습기에 적용되는 위치 검출 장치의 초음파 송수신 방사 센서(2)의 구성에 관한 것이다.
초음파 송수신 방사 센서(2)로부터 방사하는 초음파는, 그 성질상, 직선적으로 음파가 전파되기 때문에, 초음파 송수신 방사 센서(2)의 진동막(20)의 면과 반사면(수면)이 평행한 것이, 초음파의 바람직한 반사를 받을 수 있다.
그런데, 제습기(10)의 설치에 관해, 마루면(50)이 반드시 평평한다고는 한할 수 없다.
마루면(50)이 평평하지 않은 경우, 도 8에 도시한 바와 같이, 반사면인 수면(21)과 초음파 송수신 방사 센서(2)는 병행한 위치 관계로 되지 않기 때문에, 초음파 송수신 방사 센서(2)로부터 송신한 초음파는, 초음파 송수신 방사 센서(2)와 병 행하지 않은 수면(21)에 송신된 경우, 반사한 초음파가 불균형하게 물탱크(12) 내로 전파하게 되고, 초음파 송수신 방사 센서(2)의 진동막(20)에 반사한 초음파가 정확하게 들어가지 않는 경우가 발생한다.
그래서, 초음파 송수신 방사 센서(2)의 케이싱(21)의 케이싱 저면(24)에, 축구멍(45a)을 갖는 볼록부체(45)를 마련하고, 이 볼록부체(45)의 축구멍(45a)에 회전축(46)을 삽입하고, 회전축(46)의 양단을 제습기(10)의 본체에 고정하고 있다. 이와 같이 제습기(10)의 본체에 대해 초음파 송수신 방사 센서(2)의 케이싱(21)을 회동시키는 회동 부재는, 축구멍(45a)을 갖는 볼록부체(45)와, 그 축구멍(45a)에 삽입되고, 본체에 양단이 고정된 회전축(46)으로 구성된다.
이와 같이 함으로써, 회전축(46)을 중심으로 하여, 초음파 송수신 방사 센서(2)가 흔들이 형상으로 가동(可動)할 수 있다.
따라서 평평하지 않은 마루면(50)에 제습기(10)가 설치된 경우에, 제습기(10)가 비스듬하게 경사하였다고 하여도, 그 경사로 솟아오른 방향과는 반대의 방향으로 초음파 송수신 방사 센서(2)를 예를 들면, 도 10에 도시한 바와 같이 경사각(A)만큼 가동시켜, 반사면인 수면(21)과 병행하도록 경사시킴에 의해, 확실하게 위치 검지를 행할 수 있다.
또한, 제습기(10)의 경사가 전술과는 반대라면, 초음파 송수신 방사 센서(2)를 예를 들면, 도 10에 도시한 바와 같이 경사각(B)만큼 가동시켜, 반사면인 수면(21)과 병행하도록 경사시킴에 의해, 확실하게 위치 검지를 행할 수 있다.
실시의 형태 3
도 11은 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 동 위치 검출 장치를 적용한 구조체를 도시한 단면도이다.
상술한 실시의 형태에서는, 위치 검출 장치(1)를 제습기(10)에 마련하고, 제습기(10)의 물탱크 내의 수량을 검지하는 경우에 관해 나타냈지만, 이 실시의 형태는, 제습기(10)와는 달리, 위치 검출 장치(1)를 위치 관계를 검지하고 싶은 구조체인 예를 들면 자동 도어의 출입구에 마련하고, 자동 도어의 출입구를 출입하는 사람을 검지하도록 한 것이다.
이 실시의 형태 3은, 자동 도어의 출입구(60)에 위치 검출 장치(1)의 초음파 송수신 방사 센서(2)를 설치하도록 한 것이다.
자동 도어의 출입구(60)의 사이(61)에서, 초음파 송수신 방사 센서(2)의 초음파의 송수신이 행하여지고, 초음파 송수신 방사 센서(2)의 상대 위치에 있는 면으로부터의 초음파의 반사가 있는 경우에는, 자동 도어의 출입구(60)에 사람(62)의 출입이 없다고 판단한다.
그러나, 자동 도어의 출입구(60)의 사이(61)에 사람이 들어간 경우는, 초음파 송수신 방사 센서(2)의 초음파의 방사가 사람(62)에 의해 차단되기 때문에, 초음파 송수신 방사 센서(2)의 상대 위치에 있는 면으로부터의 반사하는 초음파를 수신할 수 없기 때문에, 자동 도어의 출입구(60)를 출입하는 사람의 검지를 행할 수 있다.
이상은, 자동 도어의 출입구(60)에 위치 검출 장치(1)의 초음파 송수신 방사 센서(2)를 설치하도록 한 것이지만, 초음파 송수신 방사 센서(2)는 예를 들면 0.5cm 정도의 근거리도 비접촉으로 검출 가능하기 때문에, 자동 도어보다도 작은 간극을 갖는 구조체에 설치함에 의해, 임의의 간극을 갖는 구조체에 침입한 사람의 「손(手)」을 검지할 수도 있다.
상기 실시의 형태에서는, 위치 검출 장치(1)의 초음파 송수신 방사 센서(2)의 진동막(20)에 하나의 볼록면(20a)을 형성한 경우에 관해 기재하였지만, 하나 이상의 볼록면(20a)을 파형(波形)으로 형성하여도, 각 볼록면(20a)로부터의 초음파를 송신, 수신함에 의해 같은 효과를 발휘할 수 있다.
또한, 진동막(20)의 형상을 볼록면(20a)으로 형성한 경우에 관해 기재하였지만, 오목면으로 형성해도 동등한 효과를 갖을 수 있음은 말할 것도 없다.
또한, 본 발명은 상기 실시의 형태로 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 취지로부터 일탈하지 않는 범위 내에서, 각종의 변경이 가능하다.
또한, 상기 실시의 형태에서는, 본 발명의 위치 검출 장치를 제습기나 자동 도어 등에 적용하는 예를 나타냈지만, 이들로 한정되는 것이 아니라, 예를 들면, 세탁기의 세탁조 내의 수위량 검지나 팬 히터의 기름 탱크의 유량 검지 등, 나아가서는 초음파를 일정하게 방사하고 있는 장소에 침입하여 온 물체의 진입을 검지하는 등에 적용 가능하다.
또한, 본 발명의 위치 검출 장치를 가전 제품의 동작용 스위치로서 응용 전개할 수 있다.

Claims (8)

  1. 개구를 갖는 케이싱과,
    케이싱 내에 마련된 에지부 고정부에 양단이 고정되고, 하나 이상의 반원호 형상의 볼록면 또는 오목면을 갖는 자기 진동에 의한 수속 시간이 빠른 진동막을 구비하고,
    상기 진동막의 양면에의 교류 전압의 인가에 의해 신축 동작을 행하여 상기 볼록면 또는 오목면의 반경 치수에 상당하는 초음파를 방사하고, 초음파를 받으면 상기 진동막에 교류 전압 또는 펄스 형상의 전압을 발생시키는 것을 특징으로 하는 초음파 송수신 방사 센서.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 진동막은 고분자계의 압전 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 송수신 방사 센서.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 진동막의 볼록면 또는 오목면의 반경(R)은, 초음파 발진 주파수을 f, 공기중의 음속을 C, 파장을 λ라고 한 경우,
    R=λ/2, λ=C/f의 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 초음파 송수신 방사 센서.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 케이싱의 저면과 상기 진동막과의 사이에 상기 진동막의 케이싱 저면측으로 방사한 불필요한 초음파를 흡음하기 위한 흡음재를 배치한 것을 특징으로 하는 초음파 송수신 방사 센서.
  5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 케이싱은 상기 케이싱을 소정의 개소에 부착한 때에 상기 소정의 개소에 대하여 상기 케이싱을 회동시킬 수 있는 회동 부재를 갖는 것을 특징으로 하는 초음파 송수신 방사 센서.
  6. 상기 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 기재된 초음파 송수신 방사 센서와, 상기 초음파 송수신 방사 센서에 교류 전압 또는 펄스 형상의 전압을 인가하는 송신 회로와,
    해당 초음파 송수신 방사 센서가 초음파를 받아서 변환한 교류 전압 또는 펄스 형상의 전압을 수신하고, 상기 교류 전압 또는 펄스 형상의 전압의 파고치를 계측하는 수신 회로부와,
    수신 회로부가 계측한 파고치로부터 상기 초음파 송수신 방사 센서로부터 상기 초음파 송수신 방사 센서가 방사한 초음파를 반사하는 부재까지의 거리를 연산하는 연산 처리 회로부를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 위치 검출 장 치.
  7. 상기 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 기재된 초음파 송수신 방사 센서와, 상기 초음파 송수신 방사 센서에 교류 전압 또는 펄스 형상의 전압을 인가하는 송신 회로와,
    해당 초음파 송수신 방사 센서가 초음파를 받아서 변환한 교류 전압 또는 펄스 형상의 전압을 수신하고, 상기 교류 전압을 수신한 시간을 계측하는 수신 회로부와,
    상기 송신 회로부가 상기 초음파 송수신 방사 센서에 교류 전압 또는 펄스 형상의 전압을 인가한 시간과 상기 수신 회로부가 상기 교류 전압 또는 펄스 형상의 전압을 수신한 시간에 의거하여 상기 초음파 송수신 방사 센서로부터 상기 초음파 송수신 방사 센서가 방사한 초음파를 반사하는 부재까지의 거리를 연산하는 연산 처리 회로부를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 위치 검출 장치.
  8. 상기 제 6항 또는 제 7항 중 어느 한 항에 기재된 위치 검출 장치가 상부에 설치된 물탱크를 갖는 것을 특징으로 하는 제습기.
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