JP4277761B2 - Liquid level detector - Google Patents
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Description
本発明は、タンク内の液体の液面位置を検出するための液面検出装置に関するものであり、たとえば自動車に装備される燃料タンク内の燃料液面を検出する用途に用いて好適である。 The present invention relates to a liquid level detecting device for detecting a liquid level position of a liquid in a tank, and is suitable for use for detecting a fuel level in a fuel tank installed in an automobile, for example.
従来、タンク内の液体の液面レベルを検出する液面検出装置としては、たとえば、燃料中に配置された超音波発振素子と、燃料中に配置され超音波発振素子からの超音波を液面に向けて反射する反射板とを備え、液面で反射した超音波を反射板を介して超音波発振素子により受信して液面レベルを算出するものがある(たとえば、特許文献1参照)。 Conventionally, as a liquid level detecting device for detecting the liquid level of a liquid in a tank, for example, an ultrasonic oscillation element disposed in a fuel and an ultrasonic wave disposed in the fuel from an ultrasonic oscillation element And a reflection plate that reflects toward the surface, and receives the ultrasonic wave reflected by the liquid surface by an ultrasonic oscillation element via the reflection plate to calculate the liquid level (see, for example, Patent Document 1).
上述した液面検出装置においては、正方形の横断面を有する筒体が燃料タンク内部の底面に固定され、筒体の一端側には、超音波発振素子が筒体の他端側に向けて超音波を発射可能に取り付けられるとともに、筒体の他端側には、筒体内を進行してきた超音波を液面に向けて反射する反射板が設けられている。この筒体は、液面検出装置において超音波伝播経路を形成している。
上述した従来の液面検出装置では、筒体は、その横断面が正方形であるとともに、筒体の軸方向において横断面形状が一様であるように形成されている。つまり、筒体を構成する4つの壁面において、対向する2つの壁面は互いに平行な関係にある。 In the above-described conventional liquid level detection device, the cylinder is formed so that the cross section is square and the cross section is uniform in the axial direction of the cylinder. That is, in the four wall surfaces constituting the cylindrical body, the two opposing wall surfaces are in a parallel relationship with each other.
超音波は、筒体内を筒体の各壁面にて反射を繰り返しながら進行するが、超音波が壁面で反射する度に一部が壁面を透過する等するために、超音波のエネルギがだんだん減少していく。 Ultrasound travels in the cylinder while being repeatedly reflected on each wall surface of the cylinder, but every time an ultrasonic wave is reflected on the wall surface, a part of it passes through the wall surface, etc., so the energy of the ultrasound gradually decreases. I will do it.
上述した従来の液面検出装置における筒体、すなわち、その軸方向のほぼ全域において横断面形状が一様である筒体においては、反射板に入射する超音波の強さ、すなわち筒体の横断面における単位面積当たりの超音波の音圧レベルが、超音波発振素子の近傍における超音波の音圧レベルよりも低下してしまう。 In the cylindrical body in the above-described conventional liquid level detection device, that is, a cylindrical body having a uniform cross-sectional shape in almost the entire area in the axial direction, the intensity of the ultrasonic wave incident on the reflector, that is, the crossing of the cylindrical body. The sound pressure level of the ultrasonic wave per unit area on the surface is lower than the sound pressure level of the ultrasonic wave in the vicinity of the ultrasonic oscillation element.
このため、反射板で反射して液面に向かう超音波の音圧レベルが低下し、それに伴って液面で反射する超音波の音圧レベルも低下して、精度の高い液面検出が困難になるという問題がある
本発明は、上記のような点に鑑みなされたものであり、その目的は、超音波発振素子から反射板までの伝播経路の構成に工夫を凝らし、反射板に入射する超音波発振素子からの超音波の音圧レベルを高めて、高精度な液面検出が可能な液面検出装置を提供することである。
For this reason, the sound pressure level of the ultrasonic wave reflected from the reflecting plate toward the liquid surface is lowered, and the sound pressure level of the ultrasonic wave reflected from the liquid surface is also lowered accordingly, and it is difficult to detect the liquid level with high accuracy. The present invention has been made in view of the above points, and its purpose is to devise a configuration of the propagation path from the ultrasonic oscillation element to the reflecting plate and to enter the reflecting plate. An object of the present invention is to provide a liquid level detection device capable of detecting a liquid level with high accuracy by increasing the sound pressure level of ultrasonic waves from an ultrasonic oscillation element.
本発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。 The present invention employs the following technical means to achieve the above object.
本発明の請求項1に記載の液面検出装置では、液体を貯蔵するタンク内の底部に配置される超音波発振素子と、超音波発振素子が発射した超音波をタンク内の液体の液面に向けて反射する反射壁と、超音波発振素子および反射壁間の超音波伝播経路を形成する筒状の第1経路部材と、反射壁から液面間の超音波伝播経路を形成する筒状の第2経路部材と、を備え、超音波発振素子から超音波を発射するとともにその液面からの反射波を反射壁を介して超音波発振素子により受信して液面位置を検出する液面検出装置であって、第1経路部材は、その軸線と直交する方向における断面積が超音波発振素子から遠ざかるに連れて小さくなるように形成され、第1経路部材は、その軸線と直交する方向における断面形状が円形に形成され、第2経路部材は、その軸線と直交する方向における断面形状が円形に形成され、第1経路部材の反射壁側端部における直径寸法が、第2経路部材の反射壁側端部における直径寸法とほぼ等しく設定され、第1経路部材には、超音波発振素子と対向する面として形成されたリング状の段部が設けられたことを特徴としている。 In the liquid level detection device according to the first aspect of the present invention, the ultrasonic wave oscillating element disposed at the bottom of the tank that stores the liquid, and the ultrasonic wave emitted by the ultrasonic wave oscillating element is used as the liquid level of the liquid in the tank. A reflection wall that reflects toward the surface, a cylindrical first path member that forms an ultrasonic wave propagation path between the ultrasonic oscillator and the reflection wall, and a cylindrical shape that forms an ultrasonic wave propagation path between the reflection wall and the liquid surface A liquid surface that detects the liquid surface position by emitting ultrasonic waves from the ultrasonic oscillation element and receiving a reflected wave from the liquid surface through the reflection wall by the ultrasonic oscillation element. In the detection device, the first path member is formed such that a cross-sectional area in a direction orthogonal to the axis thereof decreases as the distance from the ultrasonic oscillation element increases, and the first path member is a direction orthogonal to the axis. The cross-sectional shape of the second path portion is formed in a circular shape The material has a circular cross-sectional shape in a direction orthogonal to the axis, and the diameter dimension at the reflection wall side end of the first path member is set to be approximately equal to the diameter dimension at the reflection wall side end of the second path member. In addition, the first path member is characterized by being provided with a ring-shaped step portion formed as a surface facing the ultrasonic oscillation element .
液面検出装置において、超音波発振素子から発射された超音波のエネルギは、第1経路部材内を進行する間に壁面における反射等のために徐々に減衰していく。 In the liquid level detection device, the energy of the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic oscillation element gradually attenuates due to reflection on the wall surface while traveling through the first path member.
従来の液面検出装置の筒体は、その軸方向のほぼ全域において横断面形状が一様である。そのため、超音波の強さの指標である音圧レベル、つまり筒体の横断面における単位面積当たりの超音波の作用により生じる圧力レベルは、超音波発振素子から遠ざかるにつれて低下し、筒体の超音波発振素子と反対側端部である反射板付近においてはかなり低下してしまう。 The cylindrical body of the conventional liquid level detection device has a uniform cross-sectional shape over almost the entire area in the axial direction. Therefore, the sound pressure level, which is an index of ultrasonic strength, that is, the pressure level generated by the action of ultrasonic waves per unit area in the cross section of the cylinder decreases as the distance from the ultrasonic oscillation element increases. In the vicinity of the reflection plate, which is the end portion on the opposite side to the acoustic wave oscillating element, the amount is considerably lowered.
これに対して、本発明の請求項1に記載の液面検出装置では、第1経路部材はその横断面の断面積が超音波発振素子から遠ざかるに連れて小さくなるように形成されている。言い換えると、第1経路部材は超音波の伝播経路が超音波発振素子から反射壁に向かって先細り状に形成されている。 On the other hand, in the liquid level detection device according to the first aspect of the present invention, the first path member is formed such that the cross-sectional area of the cross section thereof becomes smaller as the distance from the ultrasonic oscillation element increases. In other words, the first path member is formed such that the ultrasonic propagation path tapers from the ultrasonic oscillation element toward the reflection wall.
このため、超音波発振素子から発射された超音波が第1経路部材内を進行中の超音波のエネルギ減衰度合いを従来の液面検出装置の筒体の場合と比べて小さくすることができる。したがって、反射壁に入射する超音波の音圧レベルを、従来の液面検出装置の場合よりも高めることができる。 For this reason, the energy attenuation degree of the ultrasonic wave in which the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic oscillation element is traveling in the first path member can be reduced as compared with the case of the cylindrical body of the conventional liquid level detection device. Therefore, the sound pressure level of the ultrasonic wave incident on the reflecting wall can be increased as compared with the conventional liquid level detection device.
これにより、反射壁に入射する超音波発振素子からの超音波の音圧レベルの低下を抑制して、高精度な液面検出が可能な液面検出装置を提供することができる。 As a result, it is possible to provide a liquid level detection device capable of detecting a liquid level with high accuracy while suppressing a decrease in the sound pressure level of ultrasonic waves from the ultrasonic oscillation element incident on the reflection wall.
一般に、超音波発振素子から発射される超音波は、超音波発振素子を頂点として円錐状に伝播していく。 In general, ultrasonic waves emitted from an ultrasonic oscillation element propagate in a conical shape with the ultrasonic oscillation element as a vertex.
このため、従来の液面検出装置では、超音波の伝播経路である筒体の横断面形状が正方形であるため、その四隅部において超音波の干渉により超音波エネルギ減少が生じている。 For this reason, in the conventional liquid level detection apparatus, since the cross-sectional shape of the cylinder which is the propagation path of the ultrasonic wave is square, ultrasonic energy is reduced at the four corners due to ultrasonic interference.
一方、本発明の請求項1に記載の液面検出装置では、第1経路部材の横断面を円形としているので、上述の従来の液面検出装置における超音波の干渉によるエネルギ損失をなくすことができる。したがって、反射壁に入射する超音波の音圧レベルを、従来の液面検出装置の場合よりも高めることができる。
On the other hand, the liquid level detecting apparatus according to
さらに、本発明の請求項1に記載の液面検出装置では、反射壁から液面間の超音波伝播経路を形成する筒状の第2経路部材についてもその横断面形状を円形にしている。
Further, in the liquid level detecting apparatus according to
これにより、反射壁・液面間においても、超音波の伝播中の超音波エネルギ損失を抑制することができる。 Thereby, ultrasonic energy loss during propagation of ultrasonic waves can be suppressed between the reflecting wall and the liquid surface.
一般に、超音波が筒状の経路内の液体中を進行する場合、経路の断面積が急変(拡大あるいは縮小)する箇所があると、そこで超音波のエネルギ損失が生じる。 In general, when an ultrasonic wave travels in a liquid in a cylindrical path, if there is a portion where the cross-sectional area of the path changes suddenly (enlarges or decreases), ultrasonic energy loss occurs there.
液面検出装置においては、超音波発振素子からの超音波が第1経路部材中から反射壁を介して第2経路部材中へ伝播する、あるいは液面での反射波が第2経路部材中から反射壁を介して第1経路部材中へ伝播する。 In the liquid level detection device, the ultrasonic wave from the ultrasonic oscillation element propagates from the first path member into the second path member through the reflection wall, or the reflected wave on the liquid level from the second path member. Propagates through the reflecting wall into the first path member.
ここで、本発明の請求項1に記載の液面検出装置においては、第1経路部材の反射壁側端部における直径寸法が、第2経路部材の反射壁側端部における直径寸法とほぼ等しく設定されているので、第1経路部材と第2経路部材の接続部において超音波の伝播経路の断面積が変化しない。
Here, the liquid level detecting apparatus according to
これにより、第1経路部材と第2経路部材の接続部において超音波のエネルギ損失が生じることを防止できる。 Thereby, it is possible to prevent ultrasonic energy loss from occurring at the connection portion between the first path member and the second path member.
本発明の請求項2に記載の液面検出装置では、第2経路部材は、その直径寸法が全長に亘りほぼ一様に形成される構成としている。
In the liquid level detecting apparatus according to
この場合、第2経路部材は、直径寸法が一様のいわゆる円管状となっている。これにより第2経路部材の加工形成が容易に行えるので、液面検出装置のコスト上昇を抑制することができる。 In this case, the second path member is a so-called circular tube having a uniform diameter. As a result, the processing and formation of the second path member can be easily performed, so that an increase in the cost of the liquid level detection device can be suppressed.
本発明の請求項3に記載の液面検出装置では、第1経路部材および第2経路部材を金属材料から形成した構成としている。 In the liquid level detection device according to the third aspect of the present invention, the first path member and the second path member are made of a metal material.
金属材料は、超音波に対する反射率が高い、言い換えると超音波が透過し難いので、第1経路部材および第2経路部材を金属材料から形成すれば、超音波が第1経路部材および第2経路部材内を進行する途中における超音波のエネルギ損失を最小限度に抑制することができる。 Since the metal material has a high reflectivity with respect to ultrasonic waves, in other words, it is difficult for ultrasonic waves to pass therethrough, if the first path member and the second path member are formed of a metal material, the ultrasonic waves are transmitted through the first path member and the second path. It is possible to suppress the energy loss of ultrasonic waves while traveling through the member to the minimum.
以下、本発明の一実施形態による液面検出装置を、自動車の燃料タンク内の燃料液面位置を検出するための燃料液面検出装置1に適用した場合を例に図に基づいて説明する。
Hereinafter, an example in which a liquid level detection device according to an embodiment of the present invention is applied to a fuel
図1は、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置1において、液体である燃料8を貯蔵するタンクとしての燃料タンク2の部分断面図である。図1において、図の上下方向が自動車の上下方向である。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a
図2は、図1中のII−II線断面図である。 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
図3は、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置1における電気回路構成を説明する模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining an electric circuit configuration in the fuel
図4は、図1中のIV矢視図である。 4 is a view taken along arrow IV in FIG.
燃料液面検出装置1は、図1に示すように、タンクである燃料タンク2、超音波発振素子である超音波センサ3、第1経路部材であるガイドパイプ4、反射壁である反射板6、および第2経路部材であるガイドパイプ5から構成されている。そして、超音波センサ3、ガイドパイプ4、反射板6、およびガイドパイプ5は、ボディ7に一体的に収容保持されるとともに、ボディ7を介して、図1に示すように、燃料タンク2の底面21に取り付けられている。
As shown in FIG. 1, the fuel
以下に、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置1の構成について説明する。
Below, the structure of the fuel liquid
超音波発振素子である超音波センサ3は、図1に示すように、後述するガイドパイプ4の一端側に超音波を発射する発振面31をガイドパイプ4内に対向させて配置されている。すなわち、超音波センサ3は、図1に示すように、ブラケット15に固定され、このブラケット15がボディ7に装着されている。
As shown in FIG. 1, the
超音波センサ3は、ピエゾ効果(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)を有する物質、たとえばPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)から形成されている。超音波センサ3は、図1に示すように、外部の電気回路に接続するためのリード線14を備えており、リード線14は、ブラケット15外へ延出され、さらに燃料タンク2の外へ気密的に引き出されている。また、超音波センサ3の発振面31は円形に形成されている。
The
ブラケット15は、樹脂、あるいは金属から略有底円筒状に形成され、その底部15bに、超音波センサ3がたとえば接着等により固定されている。また、ブラケット15の開口端側(図1の右側)には、図1に示すように、プラグ13が接着あるいは圧入等により固定されている。プラグ13は、リード線14が挿通されてそれを保持するとともに、ブラケット15内への異物の侵入を防止している。また、ブラケット15は、ガイドパイプ4の一端側(図1において右側)に、超音波センサ3の発振面31をガイドパイプ4の他端(図1において左側)に向けて、すなわち、超音波センサ3が発射する超音波が、ガイドパイプ4内を他端側(図1において左側)に向けて伝播するようにして固定されている。リード線14を介して超音波センサ3にパルス状電圧が印加されると、発振面31が振動し、発振面31の振動がブラケット15の底部15bへ伝わり、さらにブラケット15の外側の表面15aから燃料8中に超音波が発射される。一方、この超音波が、液面81あるいは段部41で反射し、それらの反射波がブラケット15の表面15aを介して発振面31に到達し、その圧力作用により発振面31が振動すると超音波センサ3は電圧を発生し、それが出力信号としてリード線14を介して外部に出力される。
The
超音波センサ3および後述する反射壁である反射板6間の超音波伝播経路を形成する筒状の第1経路部材であるガイドパイプ4は、金属材料から形成され、ガイドパイプ4の一端側(図1において右側)は、超音波センサ3を保持固定しているブラケット15に当接している。本発明の一実施形態による燃料液面検出装置1では、ガイドパイプ4は、アルミニウムダイカスト用合金により形成されている。また、ガイドパイプ4は、その軸線Aと直交する方向における断面形状が、図2に示すように、円形に形成され、その超音波センサ3側端部(図1の右端)における直径寸法はd1、後述する反射板6側端部(図1の左端)における直径寸法はd2となっている。また、ガイドパイプ4は、その軸線Aと直交する方向における断面積が、超音波センサ3から遠ざかるに連れて、すなわち図1において右端から左方向に向かうに連れて小さくなるように形成されている。言い換えると、ガイドパイプ4は、その軸線Aと直交する方向における断面の直径が、超音波センサ3から遠ざかるに連れて小さくなるように形成されている。すなわち、図1に示すように、d1>d2という関係が成り立っている。また、ガイドパイプ4には、図1に示すように、段部41が形成されている。段部41は、図2に示すように、リング状に形成されるとともに、超音波センサ3に対向する面として形成されている。したがって、超音波センサ3から発射された超音波の一部は段部41に入射する。この超音波は、段部41で反射して超音波センサ3に向かって進み、超音波センサ3に入射することになる。
A
また、ガイドパイプ4の超音波センサ3と反対側(図1において左側)には、超音波センサ3から発射された超音波を燃料タンク2内の液面81に向けて反射する反射壁である反射板6が、図1に示すように、配置されている。反射板6は、金属材料から形成されている。本発明の一実施形態による燃料液面検出装置1では、反射板6は、鉄系金属、たとえばステンレス鋼板により形成されている。反射板6は、図1に示すように、その反射面61に入射した超音波センサ3から発射された超音波を、液面81へ向けて反射する。すなわち、反射板6は、ガイドパイプ4の軸線A上を進む超音波を、液面81への入射角が0°となる方向、つまり液面81に直交する方向に向けて反射するように設置されている。すなわち、反射面61は、図1に示すように、液面に対して45°傾斜させて設けられている。
Further, on the opposite side of the
反射板6から液面81間の超音波伝播経路を形成する筒状の第2経路部材であるガイドパイプ5は、金属材料から形成されている。本発明の一実施形態による燃料液面検出装置1では、ガイドパイプ5は、ステンレス鋼管から形成されている。また、ガイドパイプ5は、その軸線Bと直交する方向における断面形状が円形に形成されるとともに、その直径が全長に亘り一様に直径寸法d3に形成されている。ガイドパイプ5の直径寸法d3は、ガイドパイプ4の反射板6側端部における直径寸法d2と等しく形成されている。また、ガイドパイプ5の反射板6と反対側の先端部には、図1に示すように、波除け板51が装着されている。自動車走行中において、たとえば悪路走行中に自動車が揺れると、それに伴って燃料タンク2内の液面81も揺れて波が生じる。このとき、波がガイドパイプ5の上端側開口部からガイドパイプ5内に流入すると、液面81が一時的に上昇するので正確な液面81検出が困難となる。そこで、ガイドパイプ5先端に、図1に示すような、波除け板51を設置すれば、自動車が揺れ燃料タンク2内に波が発生したときでも、ガイドパイプ5内への燃料8流入を阻止できるので、正確な液面81検出が可能となる。この波除け板51には、図4に示すように切欠き部52が設けられ、それによりガイドパイプ5内外の空気の連通が可能となっている。したがって、波除け板51を装着しても、ガイドパイプ5内の液面81はガイドパイプ5外の液面81の変動に十分追従することができる。また、ガイドパイプ5の液面81側先端位置は、図1に示すように、燃料タンク2内の燃料8貯蔵量が最大時、つまり満タン時における液面82よりも、所定長さ上方に突き出すように設定されている。
The
以上説明した、超音波センサ3を保持固定するブラケット15、ガイドパイプ4、反射板6およびガイドパイプ5は、ボディ7に装着されている。ボディ7は、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置1においては樹脂材料、たとえば、燃料タンク2内の燃料8に対して安定性に優れる樹脂材料から形成されている。ボディ7は、上述の各構成部品相互の位置関係を高精度に維持しつつそれらを保持固定するとともに、上述の各構成部品を燃料タンク2の底面21に固定する機能を果たしている。また、ガイドパイプ4、反射板6およびガイドパイプ5は、ボディ7に保持固定された状態において、ガイドパイプ4の軸線Aとガイドパイプ5の軸線Bとが、図1に示すように、反射板6の反射面61上において交差するような位置関係を形成している。なお、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置1においては、ボディ7に、超音波センサ3が固定されたブラケット15、ガイドパイプ4、反射板6およびガイドパイプ5を組み付ける構成としている。
The
次に、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置1の電気回路構成について図3に基づき説明する。
Next, an electric circuit configuration of the fuel
図3の電気回路構成図に示すように、制御回路9は、イグニッションスイッチ11を介してバッテリ12に接続されている。また、制御回路9は、超音波センサ3が接続されている。また、制御回路9は、表示部10が接続されている。
As shown in the electric circuit configuration diagram of FIG. 3, the control circuit 9 is connected to the
制御回路9は、たとえばマイクロコンピュータ等から構成され、超音波センサ3へパルス状電圧信号を印加するためのパルス発生回路91、超音波センサ3から出力される反射波受信信号を処理し、それに基づいて液面位置を算出する演算回路92、および演算回路92により算出された液面位置信号に基づき表示部10を駆動する駆動信号を出力する駆動回路93から構成されている。制御回路9は、イグニッションスイッチ11がONされてバッテリ12から電力が供給されると、燃料液面検出装置1は作動を開始する。
The control circuit 9 is constituted by, for example, a microcomputer, and processes a reflected wave reception signal output from the
表示部10は、たとえば指針計器あるいは液晶パネル等からなり、自動車の運転席正面のコンビネーションメータ(図示せず)内に設置されている。表示部10は、制御回路9の駆動回路93に駆動されて演算回路92により算出された液面81位置、すなわち燃料タン内2の燃料8残量を運転者が視認可能に表示する。
The
次に、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置1における、燃料液面検出作動について説明する。
Next, the fuel level detecting operation in the fuel
パルス発生回路91によりパルス状電圧信号を印加されると、超音波センサ3がパルス状の超音波を燃料タンク2内の燃料8中に発射すると、超音波センサ3の発振面31が振動し、発振面31の振動がブラケット15の底部15aへ伝わり、さらにブラケット15の外側の表面15aから超音波が燃料8中に発射される。この超音波の一部は、ガイドパイプ4内を進行して段部41に入射する。そこで反射されて、再び超音波センサ3の発振面31に入射する。一方、超音波センサ3から燃料8中に発射されたパルス状超音波の一部は、ガイドパイプ4内を進行して反射面61に入射する。そこで反射されて、ガイドパイプ5内を液面81へ向かって進む。さらに、液面81で反射されて、往路と同一の経路、すなわちガイドパイプ5、反射面61、ガイドパイプ4を経て超音波センサ3に入射する。
When a pulse voltage signal is applied by the
すなわち、超音波センサ3は、パルス発生回路91に駆動されて1つの超音波パルスを発射すると、それに対応して、上述したように2つの反射パルス、つまり段部41からの反射パルスと液面81からの反射パルスとを受信する。超音波センサ3から段部41までの伝播経路長さは、図1から明らかなように、超音波センサ3から液面81までの伝播経路長さよりも短いので、超音波センサ3は、先ず、段部41からの反射パルスを受信し、次に、液面81からの反射パルスを受信する。超音波センサ3は、これらの反射パルスを受信する度に電圧信号を発生し、この電圧信号は演算回路92に入力される。
That is, when the
演算回路92は、パルス発生回路91がパルス状電圧信号を発してから上述の2つの反射パルスを検出するまでの時間をそれぞれ算出する。
The
ここで、段部41は、超音波センサ3に対して予め定められた位置に設けられている。すなわち、段部41と超音波センサ3との距離が既知である。したがって、演算回路92は、パルス発生回路91がパルス状電圧信号を発してから段部41からの反射パルスを受信するまでの時間と段部41と超音波センサ3との距離に基づいて、燃料8中における超音波パルスの伝播速度を算出する。次に、このようにして算出した燃料8中における超音波パルスの伝播速度とパルス発生回路91がパルス状電圧信号を発してから液面81からの反射パルスを受信するまでの時間とに基づいて、液面81位置、つまり図1中における液面81高さHを算出し、さらに予め記憶されている燃料タンク2形状に基づいて、燃料タンク2内の燃料8残量を算出する。
Here, the
駆動回路93は、表示部10に演算回路92が算出した液面81高さHあるいは燃料8残量を表示させるための信号、たとえば指針軸(図示せず)を液面81高さHあるいは燃料8残量に対応した角度まで回動させるための駆動信号を出力する。これにより、表示部10により燃料タンク2内の液面81高さHあるいは燃料8残量が表示される。
The
次に、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置1の特徴である、ガイドパイプ4の構成およびその作用効果について説明する。
Next, the structure of the
本発明の一実施形態による燃料液面検出装置1では、ガイドパイプ4を金属材料、つまりアルミニウムダイカスト材から形成し、その軸線Aと直交する方向における断面、すなわち横断面形状を円形とし、横断面の直径寸法を、超音波センサ3から遠ざかるに連れて小さくなるように形成した。言い換えると、ガイドパイプ4は、超音波の伝播経路が超音波センサ3から反射板6に向かって先細り状に形成されている。
In the fuel
これにより、超音波センサ3から発射された超音波がガイドパイプ4内を反射板6まで進む間の超音波エネルギの減衰度合いを従来の液面検出装置の場合よりも小さくして、ガイドパイプ4の反射板6側端部付近における音圧レベル、つまり反射板6に入射する超音波の音圧レベルを従来の液面検出装置における値よりも高めることができる。したがって、超音波センサ3から発射された超音波のエネルギを高効率で液面検出に利用できるので、
高精度な液面検出が可能な燃料液面検出装置1を提供することができる。
Thereby, the attenuation degree of the ultrasonic energy while the ultrasonic wave emitted from the
It is possible to provide a fuel liquid
また、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置1では、ガイドパイプ4の反射板6側端部の直径寸法d2を、ガイドパイプ5の反射板6側端部の直径寸法d3と等しく設定している。
Further, in the fuel
この場合、超音波センサ3からの超音波がガイドパイプ4から反射板6を介してガイドパイプ5内へ伝播する、あるいは液面81で反射した超音波がガイドパイプ5から反射板6を介してガイドパイプ4内へ伝播する際に、ガイドパイプ4およびガイドパイプ5の遷移部分において、伝播経路の断面積変化がほとんど無い。これにより、ガイドパイプ4およびガイドパイプ5の接続部において超音波のエネルギ損失が生じることを防止できる。
In this case, the ultrasonic wave from the
また、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置1では、ガイドパイプ5を、その直径寸法が全長に亘り一様に形成している。
Further, in the fuel
これにより、ガイドパイプ5を、たとえば、入手容易な鋼管から形成することが可能となるので、燃料液面検出装置1の低コスト化を図ることができる。また、搭載される車両に対応して燃料タンク2の形状が変更されると、燃料タンク2の満タン時の液面82高さも変化するので、ガイドパイプ5の長さもそれに応じて変える必要がある。この場合、ガイドパイプ5を鋼管から形成する構成とすれば、ガイドパイプ5の長さを変更する、という極めて容易な手段により、異なる形状の燃料タンク2に対応した燃料液面検出装置1を製作することができる。
As a result, the
また、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置1では、ガイドパイプ4およびガイドパイプ5を金属材料から形成している。
In the fuel
金属材料は、超音波に対する反射率が高い、言い換えると超音波が透過し難いので、ガイドパイプ4およびガイドパイプ5を金属材料から形成すれば、超音波がガイドパイプ4およびガイドパイプ5内を進行する途中における超音波のエネルギ損失を最小限度に抑制して、超音波センサ3から発射された超音波のエネルギを高効率で液面検出に利用できる。
Since the metal material has a high reflectivity with respect to ultrasonic waves, in other words, it is difficult for ultrasonic waves to pass therethrough, if the
なお、以上説明した、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置1においては、ガイドパイプ4をアルミニウムダイカスト用合金から、ガイドパイプ5をステンレス鋼管からそれぞれ形成しているが、これらの金属材料に限る必要は無く、他の種類の金属材料を用いても良い。たとえば、ガイドパイプ4を鉄鋼材料から、ガイドパイプ5をアルミニウム管からそれぞれ形成してもよい。さらに、ガイドパイプ4およびガイドパイプ5を金属材料以外の材質、たとえば樹脂材料やセラミックス材料等から形成してもよい。超音波を高効率で伝播させることができるものであればよい。
In the fuel
また、以上説明した、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置1においては、ボディ7に、超音波センサ3が固定されたブラケット15、ガイドパイプ4、反射板6およびガイドパイプ5を組み付ける構成としているが、このような構成に限る必要は無く、たとえば、ボディ7の樹脂成型時にガイドパイプ4、反射板6およびガイドパイプ5を同時にインサート成型し、その後に、ボディ7に超音波センサ3が固定されたブラケット15を組み付ける構成としてもよい。
In the fuel
また、以上説明した本発明の一実施形態による燃料液面検出装置1においては、ガイドパイプ4、ガイドパイプ5および反射板6をそれぞれ独立した部品として形成し、それらをボディ7に組み付ける構成としているが、ガイドパイプ4、ガイドパイプ5および反射板6のうちの少なくともいずれか2つを一体的に1つの部品として形成してもよい。この場合、ボディ7を省略して、ガイドパイプ4、ガイドパイプ5および反射板6のいずれかを介して燃料タンク2に固定する構成としてもよい。
In the fuel
また、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置1においては、ガイドパイプ4に段部41を設けているが、特に段部41を設けなくてもよい。この場合、たとえば、燃料タンク2内の燃料8温度を温度センサ(図示せず)等により検出し、それにより燃料8中の超音波伝播速度を補正して液面81高さHを算出することにより、高精度で液面81高さHを算出することができる。
Further, in the fuel
また、以上説明した実施形態は、本発明の液面検出装置を、自動車の燃料液面検出装置1に適用した場合を例に説明したが、燃料液面検出装置1以外に適用してもよい。すなわち、車両に搭載される他の液体、たとえば、エンジンオイル、ブレーキフルードあるいはウィンドウォッシャ液等の液面検出、あるいは液体輸送用車両に備えられた液体輸送用タンク内の液面を検出するために適用してもよい。さらには、自動車・車両以外の各種民生用機器の液体容器における液面検出の用途に適用してもよい。
Moreover, although embodiment described above demonstrated the case where the liquid level detection apparatus of this invention was applied to the fuel
1 燃料液面検出装置(液面検出装置)
2 燃料タンク(タンク)
21 底面(底部)
3 超音波センサ(超音波発振素子)
31 発振面
4 ガイドパイプ(第1経路部材)
41 段部
5 ガイドパイプ(第2経路部材)
51 波除け板
52 連通孔
6 反射板(反射壁)
61 反射面
7 ボディ
8 燃料(液体)
81 液面
82 液面
9 制御回路
91 パルス発生回路
92 演算回路
93 駆動回路
10 表示部
11 イグニッションスイッチ
12 バッテリ
13 プラグ
14 リード線
15 ブラケット
15a 表面
A 軸線
B 軸線
d1 内径
d2 内径
d3 内径
H 液面高さ
1 Fuel level detector (Liquid level detector)
2 Fuel tank (tank)
21 Bottom (bottom)
3 Ultrasonic sensor (Ultrasonic oscillator)
31
41
51
61 Reflecting
81
Claims (3)
前記超音波発振素子が発射した超音波を前記タンク内の液体の液面に向けて反射する反射壁と、
前記超音波発振素子および前記反射壁間の超音波伝播経路を形成する筒状の第1経路部材と、
前記反射壁から前記液面間の超音波伝播経路を形成する筒状の第2経路部材と、を備え、
前記超音波発振素子から超音波を発射するとともにその前記液面からの反射波を前記反射壁を介して前記超音波発振素子により受信して前記液面位置を検出する液面検出装置であって、
前記第1経路部材は、その軸線と直交する方向における断面積が前記超音波発振素子から遠ざかるに連れて小さくなるように形成され、
前記第1経路部材は、その軸線と直交する方向における断面形状が円形に形成され、
前記第2経路部材は、その軸線と直交する方向における断面形状が円形に形成され、
前記第1経路部材の前記反射壁側端部における直径寸法が、前記第2経路部材の前記反射壁側端部における直径寸法とほぼ等しく設定され、
前記第1経路部材には、前記超音波発振素子と対向する面として形成されたリング状の段部が設けられたことを特徴とする液面検出装置。 An ultrasonic oscillator disposed at the bottom of a tank for storing liquid;
A reflection wall that reflects the ultrasonic waves emitted by the ultrasonic oscillator toward the liquid surface of the liquid in the tank;
A cylindrical first path member that forms an ultrasonic wave propagation path between the ultrasonic oscillation element and the reflection wall;
A cylindrical second path member that forms an ultrasonic wave propagation path from the reflection wall to the liquid surface, and
A liquid level detection device that emits ultrasonic waves from the ultrasonic oscillation element and receives a reflected wave from the liquid level via the reflection wall by the ultrasonic oscillation element to detect the position of the liquid level. ,
The first path member is formed such that a cross-sectional area in a direction orthogonal to the axis thereof decreases as the distance from the ultrasonic oscillation element increases .
The first path member has a circular cross-sectional shape in a direction perpendicular to the axis thereof,
The second path member has a circular cross-sectional shape in a direction perpendicular to the axis thereof,
The diameter dimension at the reflection wall side end of the first path member is set substantially equal to the diameter dimension at the reflection wall side end of the second path member;
The liquid level detection device according to claim 1, wherein the first path member is provided with a ring-shaped step portion formed as a surface facing the ultrasonic oscillation element .
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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