WO2019172334A1 - 液面検出装置 - Google Patents

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WO2019172334A1
WO2019172334A1 PCT/JP2019/008937 JP2019008937W WO2019172334A1 WO 2019172334 A1 WO2019172334 A1 WO 2019172334A1 JP 2019008937 W JP2019008937 W JP 2019008937W WO 2019172334 A1 WO2019172334 A1 WO 2019172334A1
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WO
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path
liquid level
guide pipe
ultrasonic
level detection
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PCT/JP2019/008937
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English (en)
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国臣 赤塚
宮川　功
Original Assignee
株式会社デンソー
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/296—Acoustic waves

Definitions

  • the present disclosure relates to a liquid level detection device.
  • this type of liquid level detection device includes a housing having an internal space that functions as an ultrasonic wave propagation path.
  • the propagation path includes a first path extending horizontally from a position where the ultrasonic oscillation element is provided, and a second path extending upward from an end of the first path opposite to the position where the ultrasonic oscillation element is provided.
  • the structure which has these is common.
  • Patent Document 1 discloses a liquid level detection device having a reflection surface that is a plane for reflecting ultrasonic waves transmitted by an ultrasonic oscillation element toward a liquid surface.
  • the reflecting surface is inclined by 45 ° with respect to the liquid level in a path connecting the first path having a circular cross section and the second path having a circular cross section.
  • One aspect of the present disclosure is to make it difficult for attenuation of ultrasonic intensity to occur in a path connecting the first path and the second path.
  • a liquid level detection device that detects the position of a liquid level, and includes an ultrasonic oscillation element and a housing.
  • the ultrasonic oscillation element can transmit and receive ultrasonic waves.
  • the housing has a propagation path through which ultrasonic waves propagate.
  • the propagation path includes a first path, a second path, and a connection path.
  • the first path extends horizontally from the position where the ultrasonic oscillation element is provided.
  • the second path extends upward.
  • the connection path is a curved path that smoothly connects the end of the first path opposite to the position where the ultrasonic oscillation element is provided and the lower end of the second path.
  • the first path and the second path are smoothly connected by the connection path without greatly changing the cross-sectional shape.
  • the inner diameter of the end of the first path connected to the connection path, the inner diameter of the end of the second path connected to the connection path, and the inner diameter of the connection path can be made substantially constant. .
  • the irregular reflection of the ultrasonic wave generated when the propagation path is partially narrowed is less likely to occur. Therefore, it is possible to make it difficult for attenuation of the ultrasonic intensity to occur in the connection path connecting the first path and the second path.
  • a liquid level detection device 100 shown in FIG. 1 is mounted on a vehicle and transmits an ultrasonic wave at the bottom of a tank 200 that stores liquid fuel, and receives a reflected wave reflected by the liquid level. Is a device for detecting the position of In addition, about the part of the liquid level detection apparatus 100 shown in FIG. 1, in order to show an internal structure easily, the side surface is shown instead of the cross section.
  • the liquid level detection device 100 includes two functional units, specifically, a sensor unit 1 and a housing unit 2 from a functional standpoint.
  • the sensor unit 1 is an assembly that functions as an ultrasonic transmission / reception unit as a whole.
  • the sensor unit 1 includes an ultrasonic oscillation element 11, two internal terminals 13, an elastic body 14, a case 15, a lid 16, and two external terminals 17.
  • the ultrasonic oscillator 11 is an element that transmits and receives ultrasonic waves.
  • the ultrasonic oscillating element 11 is configured in a disk shape having a shape in which the central axis A is defined by a material having a piezoelectric effect such as PZT (zirconate titanate).
  • the piezo effect is a characteristic in which, when a voltage is applied, the volume changes while a voltage is generated when an external force is applied. Electrodes printed on almost the entire surface are provided on both surfaces of the ultrasonic oscillator 11.
  • the ultrasonic oscillator 11 When a voltage is applied between the electrodes on both sides from the external electric circuit via the lead wire 3, the ultrasonic oscillator 11 vibrates in the direction of the central axis A, which is the thickness direction, due to the piezoelectric effect described above. Oscillates ultrasonic waves.
  • the ultrasonic oscillator 11 is housed in the case 15 together with the insulating member.
  • the internal terminal 13 is a terminal that electrically connects the ultrasonic oscillation element 11 and the external terminal 17.
  • the internal terminal 13 is formed of a metal plate.
  • the ultrasonic oscillator 11 and the internal terminal 13 are electrically connected by soldering.
  • two internal terminals 13 are provided on both sides of the ultrasonic oscillator 11 and the elastic body 14.
  • the elastic body 14 is a substantially columnar member arranged coaxially with the central axis A of the ultrasonic oscillation element 11, and the first surface of the two end faces on both sides in the axial direction is the ultrasonic oscillation element 11. The second surface is in contact with the lid 16.
  • the elastic body 14 is made of an elastic material such as flexible resin and rubber.
  • the case 15 is a bottomed cylindrical case having a storage chamber for storing the ultrasonic oscillation element 11, the two internal terminals 13 and the elastic body 14.
  • the lid 16 is a member that closes the housing chamber of the case 15.
  • the elastic body 14 In a state where the lid 16 is locked to the case 15, the elastic body 14 is designed to have a large size in the direction of the central axis A so that the elastic body 14 is compressed by the lid 16 and is elastically deformed and accommodated in the accommodating chamber. ing. For this reason, the ultrasonic oscillator 11 is fixed in a state of being pressed against the bottom wall of the case 15 by the elastic force of the elastic body 14.
  • the internal terminal 13 is inserted into the hole provided in the lid 16, and the tip of the internal terminal 13 protrudes outside the housing chamber of the case 15.
  • External terminal 17 is a terminal for electrically connecting internal terminal 13 and lead wire 3.
  • the external terminal 17 is formed of a metal plate. One end of the external terminal 17 is joined to the tip of the internal terminal 13 by welding. The other end of the external terminal 17 is connected to the lead wire 3 by crimping or the like.
  • the external terminal 17 is fixed to the lid 16 outside the housing chamber of the case 15.
  • the housing part 2 is an assembly that functions as an ultrasonic wave propagation path as a whole by having a propagation path for propagating ultrasonic waves inside.
  • the propagation path includes a first path 4, a second path 5, and a connection path 6.
  • the first path 4 extends horizontally from the position where the ultrasonic oscillation element 11 is provided.
  • the second path 5 extends upward, in the vertical direction in the present embodiment.
  • the connecting path 6 is a curved path that smoothly connects the end of the first path 4 opposite to the position where the ultrasonic oscillation element 11 is provided and the lower end of the second path 5. It is.
  • smoothly connecting means connecting so as not to have a step.
  • the step here is a step designed intentionally, and does not include a step that may occur unintentionally for manufacturing reasons.
  • the housing part 2 includes a body 21, a guide pipe 22 and a guide pipe 23.
  • the body 21 is a resin member that holds and fixes the sensor unit 1, the guide pipe 22, and the guide pipe 23.
  • the guide pipe 22 and the guide pipe 23 are attached to the body 21.
  • the body 21 is fixed to the bottom surface of the tank 200.
  • the sensor unit 1 is attached to the body 21 so that the central axis A of the ultrasonic oscillation element 11 is coaxial with the central axis of the guide pipe 22.
  • the guide pipe 22 is an approximately truncated cone shape, for example, a metal cylinder.
  • one end side of the guide pipe 22 on the right side is located in the vicinity of the sensor unit 1.
  • the guide pipe 22 has a circular cross section in a direction orthogonal to the central axis A of the guide pipe 22.
  • the guide pipe 22 forms a part of the first path 4.
  • the guide pipe 22 may form the entire first path 4.
  • the first path 4 includes a conical part 41, a straight part 42, and a step part 43.
  • the conical portion 41 is a truncated cone portion whose cross-sectional area gradually decreases as the distance from the ultrasonic oscillator 11 increases.
  • the diameter of the cross section of the conical portion 41 in the direction orthogonal to the central axis A of the first path 4 decreases as the distance from the ultrasonic oscillator 11 increases.
  • the straight portion 42 is a portion having a constant cross-sectional area.
  • the step portion 43 is a portion that connects the conical portion 41 and the linear portion 42, and the cross-sectional area is reduced stepwise at the end of the conical portion 41 opposite to the end where the ultrasonic oscillation element 11 is provided. It is a part to do. Due to the presence of the stepped portion 43, an annular reference surface 221 that is coaxial with the central axis A is formed on the guide pipe 22.
  • the reference surface 221 is a surface that faces the ultrasonic oscillator 11 and is perpendicular to the central axis A.
  • the guide pipe 23 is, for example, a metal pipe curved in an L shape. In the present embodiment, the guide pipe 23 is a single member.
  • the guide pipe 23 has a circular cross section in a direction orthogonal to the central axis of the guide pipe 23.
  • the guide pipe 23 has a first pipe part 231, a second pipe part 232, and a third pipe part 233.
  • the first tube portion 231 is a straight tubular portion that extends horizontally so as to be coaxial with the central axis A.
  • the first pipe portion 231 forms a remaining portion that is not formed by the guide pipe 22 in the linear portion 42.
  • the second tube portion 232 is a straight tubular portion that extends upward, in the present embodiment, in the vertical direction so that the center axis B of the second tube portion 232 is orthogonal to the center axis A.
  • the second pipe portion 232 forms the second path 5.
  • the third tube portion 233 is a curved tubular portion that connects the first tube portion 231 and the second tube portion 232 and has a substantially constant cross-sectional area.
  • the third pipe portion 233 forms the connection path 6.
  • the diameter of the straight portion 42, the diameter of the connection path 6, and the diameter of the second path 5 are substantially equal. That is, the cross-sectional areas of the straight portion 42, the connection path 6, and the second path 5 are substantially equal.
  • the lower end of the guide pipe 23 is connected to the body 21 while being inserted into the body 21.
  • the guide pipe 23 is connected to the end portion of the guide pipe 23 connected to the body 21, in this embodiment, the end portion of the guide pipe 23 on the first tube portion 231 side, and the end portion of the guide pipe 22 on the linear portion 42 side. Are provided so as to continue smoothly without a step.
  • the upper end of the guide pipe 23 is positioned so as to protrude upward by a predetermined length from the liquid level when the amount of fuel stored in the tank 200 is maximum.
  • the guide pipe 22 forms part of the conical portion 41, the step portion 43, and the straight portion 42 included in the first path 4.
  • the guide pipe 23 forms the remaining portion of the straight portion 42, the second path 5, and the connection path 6.
  • the body 21 has an arm 24.
  • the arm 24 is a resin member that holds and fixes the guide pipe 23.
  • the arm 24 has a head 241 and a connecting part 242.
  • the head portion 241 is a portion that is curved in a C shape when viewed from the vertical direction, and holds the guide pipe 23 on the outer peripheral surface of the guide pipe 23.
  • the connecting portion 242 is a portion extending obliquely upward from the upper portion of the body 21, and connects the head portion 241 and the body 21. For this reason, the guide pipe 23 is fixed by the arm 24.
  • the ultrasonic oscillation element 11 when a pulse voltage is applied to the ultrasonic oscillation element 11 via the lead wire 3, the external terminal 17 and the internal terminal 13, the ultrasonic oscillation element 11 vibrates and the bottom surface of the case 15 is moved. An ultrasonic wave is transmitted to the first path 4 via the first path 4.
  • the sensor unit 1 receives the reflected wave reflected by the liquid surface through the connection path 6 and the second path 5 or the reflected wave reflected by the reference surface 221
  • the bottom surface of the case 15 vibrates due to the pressure action.
  • the ultrasonic oscillator 11 also vibrates.
  • the ultrasonic oscillation element 11 generates a voltage, and the voltage is input as an output signal to the external electric circuit via the internal terminal 13, the external terminal 17 and the lead wire 3.
  • the fuel is based on the time from when the ultrasonic oscillating element 11 transmits the ultrasonic wave until the reflected wave reflected by the reference plane 221 is received.
  • the propagation speed of ultrasonic waves inside can be measured. Therefore, by using the reflected wave reflected by the reference surface 221 as a reference wave for calculating the position of the liquid surface, the position of the liquid surface can be accurately determined regardless of the change in the propagation speed of the ultrasonic wave due to the temperature change of the liquid. Can be detected.
  • the propagation path includes the first path 4, the second path 5, and the connection path 6, and the connection path 6 is an ultrasonic oscillation in the first path 4.
  • the end on the opposite side to the position where the element 11 is provided and the lower end of the second path 5 are smoothly connected. That is, in the configuration of the first embodiment, the first path 4 and the second path 5 are smoothly connected by the connection path 6 without a large change in cross-sectional shape. Thereby, the irregular reflection of the ultrasonic wave generated when the propagation path is partially narrowed is less likely to occur. Accordingly, it is possible to make it difficult for attenuation of the ultrasonic intensity to occur in the connection path 6 that connects the first path 4 and the second path 5.
  • route 6 are formed of the guide pipe 23 which is a single member.
  • the straight portion 42 is also formed by the guide pipe 23 unlike the configuration in which the straight portion 42 and the connection path 6 are formed by separate members, the straight portion 42 and the connection path 6 are not connected. There are no gaps. Therefore, it is possible to make it difficult to cause attenuation of ultrasonic intensity due to irregular reflection caused by a gap or the like or noise.
  • the guide pipe 23 is a metal pipe. Therefore, even when it does not have the reflecting plate which reflects the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic oscillation element 11 toward the liquid level of a fuel, it can make it hard to produce attenuation
  • the ultrasonic intensity can be attenuated by about 60%.
  • the housing portion 2 corresponds to a housing
  • the body 21 and the guide pipe 22 correspond to a housing body
  • the guide pipe 23 corresponds to a flow path member
  • the third tube portion 233 is a curved portion. It corresponds to.
  • the entire straight portion 42 is formed by the guide pipe 23.
  • the straight portion 42 is formed by the guide pipe 22 and the guide pipe 23 in the first embodiment. It is different from point to be done.
  • the point that the reference surface 222 is formed by the guide pipe 23 is different from the point that the reference surface 221 is formed by the guide pipe 22 in the first embodiment.
  • the basic configuration is the same as that of the first embodiment, and the description of the same configuration as that of the first embodiment is omitted by using the same reference numerals. Note that a part of the liquid level detection device 101 shown in FIG. 4 shows a side surface instead of a cross section for easy understanding of the internal structure, as in FIG.
  • the housing part 2 includes a body 21, a guide pipe 25, and a guide pipe 23.
  • the guide pipe 25 is an approximately truncated cone shape, for example, a metal cylinder. In FIG. 4, one end side of the guide pipe 25 corresponding to the right side is located in the vicinity of the sensor unit 1.
  • the guide pipe 25 has a circular cross section in a direction orthogonal to the central axis A of the guide pipe 25.
  • the guide pipe 25 forms a conical portion 41.
  • the first pipe portion 231 in the guide pipe 23 forms the entire straight portion 42.
  • the inner diameter of the end of the guide pipe 25 opposite to the end where the ultrasonic oscillation element 11 is provided is larger than the inner diameter of the guide pipe 23 and smaller than the outer diameter of the guide pipe 23.
  • the end surfaces of the guide pipe 23 on the first tube portion 231 side and the end portion of the guide pipe 25 opposite to the end where the ultrasonic oscillation element 11 is provided are in contact with each other.
  • a stepped portion 43 is formed at the contacted portion.
  • a part of the end surface of the guide pipe 23 on the first tube portion 231 side functions as the reference surface 222.
  • the reference surface 222 is formed on a part of the end surface of the guide pipe 23 on the first tube portion 231 side.
  • the reference plane 222 is a plane that faces the ultrasonic oscillator 11 and is perpendicular to the central axis A.
  • the reference plane 222 is a plane having an inclination of 90 ° with respect to the central axis A in a cross section including the central axis A. 6 and 7, the reference plane 222 may be a plane having an inclination of, for example, 45 ° to 135 ° with respect to the central axis A in the cross section including the central axis A.
  • a part of the end surface of the guide pipe 23 on the first tube portion 231 side functions as the reference surface 222. That is, a step is formed at a portion where the end surfaces of the guide pipe 23 on the first tube portion 231 side and the end portion of the guide pipe 25 on the side opposite to the end where the ultrasonic oscillation element 11 is provided are in contact with each other. A portion 43 is formed. Therefore, in the second embodiment, unlike the configuration in which the end portion on the first pipe portion 231 side of the guide pipe 23 and the end portion on the linear portion 42 side of the guide pipe 22 are smoothly continuous without steps, The dimensional accuracy of members and the positional accuracy between members can be relaxed.
  • the second pipe portion 232 in the guide pipe 23 is exemplified as a straight tubular configuration extending in the vertical direction, but the shape of the second pipe portion is not limited to this.
  • the second pipe portion of the guide pipe 23 is inclined such that the central axis B of the second pipe portion is at least one of front and rear and left and right with respect to the vertical direction. You may do it.
  • the head 241 is also inclined in accordance with the inclination of the second tube portion.
  • the 2nd pipe part may have one or more inflection points. Thereby, it can respond also to the tank from which a shape differs.
  • the reference surface 221 exemplifies a configuration in which the reference surface 221 is a surface having an inclination of 90 ° with respect to the central axis A in the cross section including the central axis A.
  • the reference plane may be a plane having an inclination of, for example, 45 ° to 135 ° with respect to the central axis A in the cross section including the central axis A.
  • the reference surface 222 is illustrated as being formed on a part of the end surface of the guide pipe 23 on the first tube portion 231 side. It is not limited to.
  • the reference surface may be formed on the entire end surface on the first tube portion 231 side.
  • the reference surface may be formed by projecting a part of the end portion of the second tube portion inward along the entire circumference of the second tube portion.
  • the reference surface 223 may be formed in a U shape in a cross section including the central axis A.
  • the reference surface 224 may be formed in a V shape in a cross section including the central axis A.
  • the liquid level detection devices 100 and 101 used for detecting the liquid level of the fuel in the tank 200 are exemplified.
  • the use of the liquid level detection device is not particularly limited.
  • the liquid level detection device may be used for detecting the level of other liquids mounted on the vehicle, such as engine oil, brake fluid, window washer liquid, and the like. Further, for example, the liquid level detection device may be used for detecting a liquid level in a liquid transport tank provided in a liquid transport vehicle or in a liquid container of various consumer devices other than the vehicle.

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Abstract

液面検出装置（１００，１０１）は、超音波発振素子（１１）と、ハウジング（２）と、を備える。超音波発振素子は、超音波を送受信可能である。ハウジングは、超音波が伝搬する伝搬経路を内部に有する。伝搬経路は、第１の経路（４）と、第２の経路（５）と、連結経路（６）と、を有する。第１の経路は、超音波発振素子が設けられる位置から水平に延びる。第２の経路は、上方に延びる。連結経路は、第１の経路における超音波発振素子が設けられる位置とは反対側の端部と、第２の経路における下方側の端部と、を滑らかに連結する湾曲した経路である。

Description

液面検出装置 関連出願の相互参照
　本国際出願は、２０１８年３月９日に日本国特許庁に出願された日本国特許出願第２０１８－４３０２９号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１８－４３０２９号の全内容を本国際出願に参照により援用する。
　本開示は、液面検出装置に関する。
　液体を貯蔵するタンクの内部の底面において、超音波発振素子によって超音波を送信し、液面で反射した反射波を受信することにより、液面の位置を検出する液面検出装置が知られている。一般に、この種の液面検出装置は、超音波の伝搬経路として機能する内部空間を有するハウジングを備える。伝搬経路は、超音波発振素子が設けられる位置から水平に延びる第１の経路と、第１の経路における超音波発振素子が設けられる位置とは反対側の端部から上方に延びる第２の経路とを有する構成が一般的である。特許文献１には、超音波発振素子により送信される超音波を、液面に向けて反射させるための平面である反射面を有する液面検出装置が開示されている。この液面検出装置において、反射面は、断面形状が円形状の第１の経路と断面形状が円形状の第２の経路とを連結する経路に、液面に対して４５°傾斜するように設けられる。
特開２００５－１０６５４８号公報
　上述した特許文献１に記載の構成では、第１の経路を進む超音波を液面に向けて反射面で反射させるため、反射面が設けられる部分の伝搬経路の断面形状が半円形状となり、部分的に超音波の伝搬経路が狭くなる。このため、発明者の詳細な検討の結果、反射面が設けられる部分の伝搬経路において超音波の乱反射が発生し、超音波強度の減衰が生じやすいという課題が見出された。
　本開示の一局面は、第１の経路と第２の経路とを連結する経路において超音波強度の減衰を生じにくくすることにある。
　本開示の一態様は、液面の位置を検出する液面検出装置であって、超音波発振素子と、ハウジングと、を備える。超音波発振素子は、超音波を送受信可能である。ハウジングは、超音波が伝搬する伝搬経路を内部に有する。伝搬経路は、第１の経路と、第２の経路と、連結経路と、を有する。第１の経路は、超音波発振素子が設けられる位置から水平に延びる。第２の経路は、上方に延びる。連結経路は、第１の経路における超音波発振素子が設けられる位置とは反対側の端部と、第２の経路における下方側の端部と、を滑らかに連結する湾曲した経路である。
　このような構成によれば、第１の経路と第２の経路とは断面形状が大きく変化することなく連結経路により滑らかに連結される。例えば、連結経路と連結する第１の経路の端部の内径と、連結経路と連結する第２の経路の端部の内径と、連結経路の内径と、をほぼ一定とすることが可能となる。これにより、伝搬経路が部分的に狭くなることにより発生する超音波の乱反射が生じにくくなる。したがって、第１の経路と第２の経路とを連結する連結経路において超音波強度の減衰を生じにくくすることができる。
第１実施形態の液面検出装置の側断面図である。 ボディの側面図である。 ボディの平面図である。 第２実施形態の液面検出装置の側断面図である。 第２実施形態の基準面の近傍の拡大側断面図である。 ４５°傾斜を有する基準面の近傍の拡大側断面図である。 １３５°傾斜を有する基準面の近傍の拡大側断面図である。 他の実施形態の液面検出装置の側断面図である。 他の実施形態の液面検出装置の正面図である。 変曲点が１つある第２の管部の形状を示す模式図である。 変曲点が複数ある第２の管部の形状を示す模式図である。 断面形状がＵ字状の基準面の近傍の拡大側断面図である。 断面形状がＶ字状の基準面の近傍の拡大側断面図である。
　以下、本開示の例示的な実施形態について図面を参照しながら説明する。
　［１．第１実施形態］
　［１－１．構成］
　図１に示す液面検出装置１００は、車両に搭載され、液体の燃料を貯蔵するタンク２００内の底部において、超音波を送信し、液面で反射した反射波を受信することにより、液面の位置を検出する装置である。なお、図１に示す液面検出装置１００の一部については、内部構造を分かりやすく示すため、断面ではなく側面を示している。液面検出装置１００は、機能的な見地から見て、大きく２つの機能部、具体的には、センサ部１と、ハウジング部２と、を備える。
　センサ部１は、全体として超音波の送受信部として機能するアセンブリである。センサ部１は、超音波発振素子１１、２つの内部端子１３、弾性体１４、ケース１５、蓋１６及び２つの外部端子１７を備える。
　超音波発振素子１１は、超音波を送受信する素子である。超音波発振素子１１は、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸）などのピエゾ効果を有する物質によって、中心軸Ａが規定される形状である円盤状に構成されている。ピエゾ効果とは、電圧が印加されると体積が変化する一方、外部から力を受けると電圧を発生する特性のことである。超音波発振素子１１の両面にはそれぞれ、ほぼ全面に印刷された電極が設けられている。超音波発振素子１１は、両面の電極間に、リード線３を介して外部の電気回路から電圧が印加されると、上述したピエゾ効果により板厚方向である中心軸Ａ方向に振動することにより超音波を発振する。超音波発振素子１１は、絶縁部材と共にケース１５に収容されている。
　内部端子１３は、超音波発振素子１１と外部端子１７とを電気的に接続する端子である。内部端子１３は、金属板で形成されている。超音波発振素子１１と内部端子１３とは、はんだ付けにより電気的に接続されている。本実施形態では、２つの内部端子１３が、超音波発振素子１１及び弾性体１４を挟んで両側に設けられている。
　弾性体１４は、超音波発振素子１１の中心軸Ａと同軸に配置された概略円柱状の部材であって、軸方向両側の２つの端面のうち、第１の面が超音波発振素子１１に当接しており、第２の面が蓋１６に当接している。弾性体１４は、例えば柔軟な樹脂及びゴムなどの弾性材料で形成されている。
　ケース１５は、超音波発振素子１１、２つの内部端子１３及び弾性体１４を収容する収容室を有する有底円筒状のケースである。
　蓋１６は、ケース１５の収容室を閉じる部材である。蓋１６がケース１５に係止された状態において、弾性体１４は、蓋１６により圧縮され、弾性変形した状態で収容室に収容されるように、中心軸Ａの方向における寸法が大きめに設計されている。このため、超音波発振素子１１は、弾性体１４の弾性力によりケース１５の底壁に押し付けられた状態で固定される。蓋１６に設けられた孔には内部端子１３が挿通されており、内部端子１３の先端部がケース１５の収容室の外側へ突出している。
　外部端子１７は、内部端子１３とリード線３とを電気的に接続する端子である。外部端子１７は、金属板で形成されている。外部端子１７の一端は、内部端子１３の先端部と溶接により接合されている。外部端子１７の他端は、リード線３と、圧着等によりかしめられて接続されている。外部端子１７は、ケース１５の収容室の外側において蓋１６に固定されている。
　次に、ハウジング部２について説明する。ハウジング部２は、内部に超音波を伝搬する伝搬経路を有することで、全体として超音波の伝搬経路として機能するアセンブリである。図１に示すように、伝搬経路は、第１の経路４、第２の経路５及び連結経路６を有する。第１の経路４は、超音波発振素子１１が設けられる位置から水平に延びている。第２の経路５は、上方、本実施形態では鉛直方向、に延びている。連結経路６は、第１の経路４における超音波発振素子１１が設けられる位置とは反対側の端部と、第２の経路５における下方側の端部と、を滑らかに連結する湾曲した経路である。ここで、滑らかに連結するとは、段差を有しないように連結することである。ここでいう段差とは、意図的に設計された段差であって、製造上の理由等で意図せず生じ得るものは含まれない。ハウジング部２は、ボディ２１、ガイドパイプ２２及びガイドパイプ２３を有する。
　ボディ２１は、センサ部１、ガイドパイプ２２及びガイドパイプ２３を保持及び固定する樹脂製の部材である。ガイドパイプ２２及びガイドパイプ２３は、ボディ２１に装着されている。ボディ２１は、タンク２００の底面に固定されている。センサ部１は、超音波発振素子１１の中心軸Ａがガイドパイプ２２の中心軸と同軸となるように、ボディ２１に取り付けられている。
　ガイドパイプ２２は、概略円錐台状の、例えば金属製の筒である。図１では右側にあたる、ガイドパイプ２２の一端側は、センサ部１の近傍に位置している。ガイドパイプ２２は、ガイドパイプ２２の中心軸Ａと直交する方向における断面が円形である。ガイドパイプ２２は、第１の経路４の一部を形成している。なお、ガイドパイプ２２は、第１の経路４の全部を形成していてもよい。本実施形態において、第１の経路４は、円錐部４１、直線部４２及び段部４３を有する。円錐部４１は、超音波発振素子１１から離れるにつれて断面積が徐々に縮小する円錐台状の部分である。換言すると、円錐部４１は、第１の経路４の中心軸Ａと直交する方向における断面の直径が、超音波発振素子１１から離れるにつれて縮小する。直線部４２は、断面積が一定の部分である。段部４３は、円錐部４１と直線部４２とを連結する部分であって、円錐部４１における超音波発振素子１１が設けられる端部とは反対側の端部においてステップ状に断面積が縮小する部分である。段部４３の存在により、ガイドパイプ２２には、中心軸Ａと同軸である円環状の基準面２２１が形成されている。基準面２２１は、超音波発振素子１１と対向する、中心軸Ａに対して垂直な面である。
　ガイドパイプ２３は、Ｌ字状に湾曲した、例えば金属製の管である。本実施形態において、ガイドパイプ２３は単一の部材である。ガイドパイプ２３は、ガイドパイプ２３の中心軸と直交する方向における断面が円形である。
　ガイドパイプ２３は、第１の管部２３１、第２の管部２３２及び第３の管部２３３を有する。第１の管部２３１は、中心軸Ａと同軸となるように水平に延びる、直管状の部分である。第１の管部２３１は、直線部４２におけるガイドパイプ２２により形成されない残りの部分を形成している。第２の管部２３２は、第２の管部２３２の中心軸Ｂが中心軸Ａと直交するように上方、本実施形態では鉛直方向に延びる、直管状の部分である。第２の管部２３２は、第２の経路５を形成している。第３の管部２３３は、第１の管部２３１と第２の管部２３２とを連結する、断面積がほぼ一定の湾曲した管状の部分である。第３の管部２３３は、連結経路６を形成している。本実施形態において、直線部４２の直径、連結経路６の直径及び第２の経路５の直径はほぼ等しい。つまり、直線部４２、連結経路６及び第２の経路５の断面積はほぼ等しい。
　ガイドパイプ２３の下方側の端部は、ボディ２１に挿入された状態でボディ２１に連結している。そして、ガイドパイプ２３は、ガイドパイプ２３におけるボディ２１に連結する端部、本実施形態ではガイドパイプ２３における第１の管部２３１側の端部と、ガイドパイプ２２における直線部４２側の端部と、が段差なく滑らかに連続するように設けられている。ガイドパイプ２３の上方側の端部は、タンク２００の燃料の貯蔵量が最大時における液面よりも、所定長さだけ上方に突出するように位置する。
　上述したように、本実施形態では、ガイドパイプ２２により、第１の経路４が有する円錐部４１、段部４３及び直線部４２の一部が形成されている。そして、ガイドパイプ２３により、直線部４２の残りの部分、第２の経路５及び連結経路６が形成されている。
　図２及び図３に示すように、ボディ２１は、アーム２４を有する。アーム２４は、ガイドパイプ２３を保持及び固定する樹脂製の部材である。アーム２４は、頭部２４１及び連結部２４２を有する。頭部２４１は、鉛直方向から見てＣ字状に湾曲した部分であって、ガイドパイプ２３をガイドパイプ２３の外周面において保持する。連結部２４２は、ボディ２１の上部から斜め上方に延びる部分であって、頭部２４１とボディ２１とを連結する。このため、ガイドパイプ２３はアーム２４により固定される。
　以上のような構成により、リード線３、外部端子１７及び内部端子１３を介して超音波発振素子１１にパルス状電圧が印加されると、超音波発振素子１１が振動し、ケース１５の底面を介して超音波が第１の経路４に送信される。連結経路６及び第２の経路５を経て液面で反射した反射波又は基準面２２１で反射した反射波をセンサ部１が受信すると、その圧力作用によりケース１５の底面が振動し、これに伴い超音波発振素子１１も振動する。これにより、超音波発振素子１１は電圧を発生し、当該電圧が内部端子１３、外部端子１７及びリード線３を介して外部の電気回路に出力信号として入力される。超音波発振素子１１から基準面２２１までの距離は既定されているため、超音波発振素子１１が超音波を送信してから基準面２２１で反射した反射波を受信するまでの時間に基づき、燃料中における超音波の伝搬速度が計測可能である。したがって、基準面２２１で反射した反射波を液面の位置を算出するための基準波として用いることで、液体の温度変化による超音波の伝搬速度の変化に関係なく、液面の位置を高い精度で検出することができる。
　［１－２．効果］
　以上詳述した第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。
　（１ａ）第１実施形態では、伝搬経路は、第１の経路４と、第２の経路５と、連結経路６と、を有し、連結経路６は、第１の経路４における超音波発振素子１１が設けられる位置とは反対側の端部と、第２の経路５における下方側の端部と、を滑らかに連結する。つまり、第１実施形態の構成では、第１の経路４と第２の経路５とは断面形状が大きく変化することなく連結経路６により滑らかに連結される。これにより、伝搬経路が部分的に狭くなることにより発生する超音波の乱反射が生じにくくなる。したがって、第１の経路４と第２の経路５とを連結する連結経路６において超音波強度の減衰を生じにくくすることができる。
　（１ｂ）第１実施形態では、第２の経路５及び連結経路６は、単一の部材であるガイドパイプ２３により形成されている。これにより、第２の経路５及び連結経路６が別々の部材により形成される構成とは異なり、第２の経路５と連結経路６との間に隙間等が生じない。特に第１実施形態では、直線部４２もガイドパイプ２３により形成されているので、直線部４２及び連結経路６が別々の部材により形成される構成と異なり、直線部４２と連結経路６との間に隙間等が生じない。したがって、隙間等により生じる乱反射やノイズによる超音波強度の減衰を生じにくくすることができる。
　（１ｃ）第１実施形態では、ガイドパイプ２３は金属製の管である。これにより、超音波発振素子１１から送信された超音波を燃料の液面に向けて反射する反射板を有しない場合でも超音波強度の減衰を生じにくくすることができる。例えば、金属製の管と比較して樹脂製の管である場合、超音波強度は６０％程に減衰し得る。
　なお、第１実施形態では、ハウジング部２がハウジングに相当し、ボディ２１及びガイドパイプ２２がハウジング本体に相当し、ガイドパイプ２３が流路部材に相当し、第３の管部２３３が湾曲部に相当する。
　［２．第２実施形態］
　［２－１．構成］
　図４及び図５に示すように、第２実施形態では、ガイドパイプ２３により直線部４２の全部が形成される点が、第１実施形態においてガイドパイプ２２及びガイドパイプ２３により直線部４２が形成される点と異なる。また、第２実施形態では、ガイドパイプ２３により基準面２２２が形成される点が、第１実施形態においてガイドパイプ２２により基準面２２１が形成される点と異なる。その他、基本的な構成は第１実施形態と同様であり、第１実施形態と共通する構成については、同一符号を用いて説明を省略する。なお、図４に示す液面検出装置１０１の一部については、図１と同様、内部構造を分かりやすく示すため、断面ではなく側面を示している。
　第２実施形態では、ハウジング部２は、ボディ２１、ガイドパイプ２５及びガイドパイプ２３を有する。
　ガイドパイプ２５は、概略円錐台状の、例えば金属製の筒である。図４では右側にあたる、ガイドパイプ２５の一端側は、センサ部１の近傍に位置している。ガイドパイプ２５は、ガイドパイプ２５の中心軸Ａと直交する方向における断面が円形である。ガイドパイプ２５は、円錐部４１を形成している。
　第２実施形態では、ガイドパイプ２３における第１の管部２３１は、直線部４２の全部を形成している。
　図５に示すように、ガイドパイプ２５における超音波発振素子１１が設けられる端部とは反対側の端部の内径は、ガイドパイプ２３の内径よりも大きく、ガイドパイプ２３の外径よりも小さい。第２実施形態では、ガイドパイプ２３における第１の管部２３１側の端部と、ガイドパイプ２５における超音波発振素子１１が設けられる端部とは反対側の端部と、の端面同士が当接し、その当接する部分において段部４３が形成されている。そして、第２実施形態では、ガイドパイプ２３における第１の管部２３１側の端部の端面の一部が、基準面２２２として機能する。換言すると、基準面２２２は、ガイドパイプ２３における第１の管部２３１側の端面の一部において形成される。
　基準面２２２は、超音波発振素子１１と対向する、中心軸Ａに対して垂直な面である。換言すると、基準面２２２は、中心軸Ａを含む断面において、中心軸Ａに対して９０°の傾斜を有する面である。なお、図６及び図７に示すように、基準面２２２は、中心軸Ａを含む断面において、中心軸Ａに対して例えば４５°～１３５°の傾斜を有する面であってもよい。
　［２－２．効果］
　以上詳述した第２実施形態によれば、以下の効果が得られる。
　（２ａ）第２実施形態では、ガイドパイプ２３における第１の管部２３１側の端部の端面の一部が、基準面２２２として機能する。すなわち、ガイドパイプ２３における第１の管部２３１側の端部と、ガイドパイプ２５における超音波発振素子１１が設けられる端部とは反対側の端部と、の端面同士が当接する部分において段部４３が形成される。このため、第２実施形態では、ガイドパイプ２３における第１の管部２３１側の端部と、ガイドパイプ２２における直線部４２側の端部と、を段差なく滑らかに連続させる構成と異なり、各部材の寸法精度や部材同士の位置精度を緩和することができる。
　［３．他の実施形態］
　以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
　（３ａ）上記各実施形態では、ガイドパイプ２３における第２の管部２３２が鉛直方向に延びる直管状の構成を例示したが、第２の管部の形状はこれに限定されるものではない。例えば、図８及び図９において２点鎖線で示すように、ガイドパイプ２３における第２の管部は、第２の管部の中心軸Ｂが鉛直方向に対して前後及び左右の少なくとも一方に傾斜していてもよい。なお、第２の管部の傾斜に合わせて頭部２４１も傾斜している。また、例えば、図１０及び図１１に示すように、第２の管部は、変曲点を１つ又は複数有していてもよい。これにより、形状が異なるタンクにも対応することができる。
　（３ｂ）上記第１実施形態では、基準面２２１は、中心軸Ａを含む断面において、中心軸Ａに対して９０°の傾斜を有する面である構成を例示した。しかしながら、上記第２実施形態と同様に、基準面は、中心軸Ａを含む断面において、中心軸Ａに対して例えば４５°～１３５°の傾斜を有する面であってもよい。
　（３ｃ）上記第２実施形態では、基準面２２２は、ガイドパイプ２３における第１の管部２３１側の端面の一部において形成される構成を例示したが、基準面が形成される構成はこれに限定されるものではない。例えば、基準面は、第１の管部２３１側の端面の全部において形成されていてもよい。また、基準面は、第２の管部における端部の一部が第２の管部の全周において内側に突出することで形成されていてもよい。例えば、図１２に示すように、基準面２２３は、中心軸Ａを含む断面においてＵ字状に形成されていてもよい。また、図１３に示すように、基準面２２４は、中心軸Ａを含む断面においてＶ字状に形成されていてもよい。
　（３ｄ）上記各実施形態では、タンク２００内の燃料の液面検出に用いられる液面検出装置１００，１０１を例示した。しかしながら、液面検出装置の用途は特に限定されるものではない。液面検出装置は、車両に搭載される他の液体、例えば、エンジンオイル、ブレーキフルード、ウィンドウォッシャ液等の液面検出に用いられてもよい。また例えば、液面検出装置は、液体輸送用車両に備えられた液体輸送用タンク内や車両以外の各種民生用機器の液体容器内などの液面検出に用いられてもよい。
　（３ｅ）上記各実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。

Claims (4)

  1. 　液面の位置を検出する液面検出装置（１００，１０１）であって、
    　超音波を送受信可能な超音波発振素子（１１）と、
    　超音波が伝搬する伝搬経路を内部に有するハウジング（２）と、
    　を備え、
    　前記伝搬経路は、
    　前記超音波発振素子が設けられる位置から水平に延びる第１の経路（４）と、
    　上方に延びる第２の経路（５）と、
    　前記第１の経路における前記超音波発振素子が設けられる位置とは反対側の端部と、前記第２の経路における下方側の端部と、を滑らかに連結する湾曲した経路である連結経路（６）と、を有する、液面検出装置。
  2. 　請求項１に記載の液面検出装置であって、
    　前記ハウジングは、
    　前記第１の経路の少なくとも一部を形成するハウジング本体（２１，２２）と、
    　少なくとも前記連結経路及び前記第２の経路を形成する単一の部材である流路部材（２３，２５）と、
    　を備え、
    　前記流路部材における一方の端部は、前記ハウジング本体に連結する、液面検出装置。
  3. 　請求項２に記載の液面検出装置であって、
    　前記流路部材は、湾曲部（２３３）を有する円管形状のパイプである、液面検出装置。
  4. 　請求項２又は請求項３に記載の液面検出装置であって、
    　前記第１の経路は、ステップ状に断面積が縮小することにより前記超音波発振素子と対向する面である基準面（２２２）を形成する段部（４３）を有し、
    　前記流路部材における前記ハウジング本体に連結する端部の端面の少なくとも一部が、前記基準面として機能する、液面検出装置。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004286745A (ja) * 2003-03-19 2004-10-14 Robert Bosch Gmbh 容器中の液体の充填レベルを測定するための装置
US20040226362A1 (en) * 2003-03-19 2004-11-18 Klaus Marx Device for measuring a level of fluid in a container
JP2005098879A (ja) * 2003-09-25 2005-04-14 Denso Corp 車両用液面検出装置
JP2005127919A (ja) * 2003-10-24 2005-05-19 Denso Corp 車両用液面検出装置
JP2006145403A (ja) * 2004-11-19 2006-06-08 Denso Corp 超音波計測回路およびそれを用いた液面検出装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004286745A (ja) * 2003-03-19 2004-10-14 Robert Bosch Gmbh 容器中の液体の充填レベルを測定するための装置
US20040226362A1 (en) * 2003-03-19 2004-11-18 Klaus Marx Device for measuring a level of fluid in a container
JP2005098879A (ja) * 2003-09-25 2005-04-14 Denso Corp 車両用液面検出装置
JP2005127919A (ja) * 2003-10-24 2005-05-19 Denso Corp 車両用液面検出装置
JP2006145403A (ja) * 2004-11-19 2006-06-08 Denso Corp 超音波計測回路およびそれを用いた液面検出装置

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