(57)【要約】【課題】経路形成体を樹脂で形成した場合であっても、超音波センサの受信する超音波の強度低下を抑制可能な液面検出装置を提供する。【解決手段】液面検出装置１００は、超音波センサ１１１と経路形成体１２０とを備える。超音波センサ１１１は、超音波を発射し、液面１２により反射された超音波を受信する。経路形成体１２０は、超音波センサ１１１と液面１２との間で超音波を伝播するための伝播経路１２１を内側に区画する管形状である。経路形成体１２０は、水平パイプ１３０および垂直パイプ１５０を有する。水平パイプ１３０および垂直パイプ１５０は、樹脂により形成されて、経路形成体１２０の壁内部に気体を保持した水平気密室１３１および垂直気密室１５１を区画する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を用いてタンク（１０）内に収容された液体（１１）の液面（１２）の高さ（Ｌｈ）を検出する液面検出装置（１００、２００、３００、４００、５００）であって、
前記超音波を発射し、前記液面により反射された前記超音波を受信する超音波センサ（１１１）と、
前記超音波センサと前記液面との間で前記超音波を伝播するための伝播経路（１２１）を内側に区画する管形状の経路形成体（１２０、２２０）と、を備え、
前記経路形成体は、樹脂により形成されて前記経路形成体の壁の内部に気体を保持した気密室（１３１、１５１、２４１、２６１、３３１、３５１）を区画する中空部（１３０、１５０、２４０、２６０、３３０、３５０、４３０）を有する液面検出装置。
【請求項２】
前記中空部は、前記伝播経路を区画し樹脂により形成される筒状の内周壁（１３２、１５２、５３２、５５２）、および前記内周壁の外周側に位置し樹脂により形成される筒状の外周壁（１３３、１５３、５３３、５５３）、を含み、
前記気密室は、前記内周壁および前記外周壁の間に筒状に設けられる請求項１に記載の液面検出装置。
【請求項３】
前記中空部は、前記内周壁と前記外周壁とを接続する補強壁（１３５、１５６）、をさらに含む請求項２に記載の液面検出装置。
【請求項４】
前記内周壁は、前記超音波の前記内周壁における半波長の整数倍の厚さに形成されている請求項２または３に記載の液面検出装置。
【請求項５】
前記超音波の受信状況を示す受信信号が前記超音波センサから出力されるセンサ配線（５１５）、をさらに備え、
前記センサ配線は、前記内周壁（５３２、５５２）および前記外周壁（５３３、５５３）の間の前記気密室に、配置される請求項２〜４のいずれか１項に記載の液面検出装置。
【請求項６】
前記外周壁は、電磁シールド性を有する樹脂により形成される請求項５に記載の液面検出装置。
【請求項７】
前記中空部は、前記伝播経路の中間にて、前記超音波センサから一定の距離で前記超音波の一部を前記超音波センサへ向けて反射する基準壁部（１３１１）を形成している請求項１〜６のいずれか１項に記載の液面検出装置。
【請求項８】
前記伝播経路は、両端のうちで前記超音波センサ側の一端および前記基準壁部を含む第一区間と、前記第一区間の延伸する方向に対して傾斜した方向に延伸する第二区間と、を含み、
前記中空部は、前記第一区間を伝播した前記超音波を前記第二区間へ向けて反射する反射壁部（２４０）を形成している請求項７に記載の液面検出装置。
【請求項９】
前記経路形成体は、前記伝播経路の両端のうちで前記超音波センサから離間した側の一方である上端を内側に区画する環状の上端部（１５４）を有し、
前記上端部には、当該上端部の内側と外側とを連通する連通経路（１５４１、２５４１）が形成されている請求項１〜８のいずれか１項に記載の液面検出装置。
【請求項１０】
前記中空部は、前記上端を塞ぎ、前記上端にて前記超音波を前記伝播経路へ向けて反射する天板壁部（２６０）を有する請求項９に記載の液面検出装置。
【請求項１１】
前記気密室には、前記気体を含んだ状態の発泡樹脂が充填されている請求項１〜１０のいずれか１項に記載の液面検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、超音波センサを用いてタンク内の液面の高さを検出する液面検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、タンク内の液面に向けて超音波を発信し、反射波を受信するまでの時間差に基づいて液面の位置を検出する液面検出装置が開示されている。超音波は、超音波発振素子から発射されて液面まで形成された伝播経路内を進み、液面で反射した後再び伝播経路内を進んで超音波発振素子に受信される。伝播経路は、筒状に成型された金属または樹脂などにより形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２０１８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
伝播経路を内側に区画する部材（以下、経路形成体）は、軽量化等を目的として樹脂によって形成されうる。しかし、樹脂と液体との境界面における超音波の反射率は、樹脂、液体、および金属における音響インピーダンスの関係により、金属と液体との境界面における超音波の反射率より低い傾向にある。故に、樹脂で形成された経路形成体は、金属で形成された経路形成体と比較して、伝播経路から経路形成体の外側に向かう超音波の反射率が低くなる。この結果、伝播経路から経路形成体を通過して外部に超音波が漏れ易くなる。従って、超音波センサの受信する超音波の強度が低下し、正確な液面検出が困難となるおそれがあった。
【０００５】
本開示は、経路形成体を樹脂で形成した場合であっても、超音波センサの受信する超音波の強度低下を抑制可能な液面検出装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は独立請求項に記載の特徴の組み合わせにより達成され、また、下位請求項は、本開示の更なる有利な具体例を規定する。特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。
【０００７】
上記目的を達成するための本開示は、超音波を用いてタンク（１０）内に収容された液体（１１）の液面（１２）の高さ（Ｌｈ）を検出する液面検出装置（１００、２００、３００、４００、５００）であって、超音波を発射し、液面により反射された超音波を受信する超音波センサ（１１１）と、超音波センサと液面との間で超音波を伝播するための伝播経路（１２１）を内側に区画する管形状の経路形成体（１２０、２２０）と、を備え、経路形成体は、樹脂により形成されて経路形成体の壁の内部に気体を保持した気密室（１３１、１５１、２４１、２６１、３３１、３５１）を区画する中空部（１３０、１５０、２４０、２６０、３３０、３５０、４３０）を有する。
【０００８】
以上の構成によれば、伝播経路を内側に区画する経路形成体は、中空部を有している。中空部は、樹脂により形成されている。中空部は、気体を保持した気密室を管形状の経路形成体の壁内部に区画している。ここで、気体と樹脂との境界面では、気体と樹脂との音響インピーダンスの差により超音波の反射率が実質的に１００％となる。故に、伝播経路から経路形成体の壁内部を通過して外側に向かう超音波が、中空部を形成する樹脂と気密室に保持されている気体との境界面で反射される。この結果、中空部において伝播経路から経路形成体の外部への超音波の漏れが抑制される。従って、経路形成体を樹脂で形成した場合であっても、超音波センサの受信する超音波の強度低下が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第一実施形態における液面検出装置の全体構成を示す図である。
【図２】図１のII方向から見た矢視図である。
【図３】天板および液面による超音波の反射を示す図である。
【図４】制御装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図５】各種信号の時間変動を示す図である。
【図６】検出された液面高さと増幅信号の振幅との関係を示すグラフである。
【図７】第一実施形態における水平パイプの構成を示す図である。
【図８】水平内周壁および水平外周壁と水平蓋部とを接続する方法を示す図である。
【図９】図１のIＸ方向から見た矢視図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ線断面斜視図である。
【図１１】図９のＸI−ＸI線断面図である。
【図１２】水平内周壁および垂直内周壁の厚さと反射率との関係を示すグラフである。
【図１３】第二実施形態における液面検出装置の全体構成を示す図である。
【図１４】第二実施形態における垂直パイプおよび中空天板の外観を示す図である。
【図１５】第二実施形態における固定部材の外観を示す図である。
【図１６】第三実施形態における液面検出装置の全体構成を示す図である。
【図１７】第四実施形態における液面検出装置の全体構成を示す図である。
【図１８】第四実施形態における水平パイプの構成を示す図である。
【図１９】第五実施形態における液面検出装置の全体構成を示す図である。
【図２０】図１９のＸＸ−ＸＸ線断面斜視図である。
【図２１】図９のＸＸI−ＸＸI線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態の説明において、対応する構成要素には同一番号の符号を付して重複する説明を省略する場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分については先に説明した実施形態を適用できる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりでなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても部分的に構成を組み合わせることも可能である。
【００１１】
＜第一実施形態＞
本開示の第一実施形態による液面検出装置１００は、図１および図２に示すように液面検出システム１に用いられている。液面検出システム１は、タンク１０内に収容されている液体１１の液面１２の高さＬｈ（後述する図６を参照）を検出する。タンク１０は、例えば液体１１としてガソリンなどの燃料を収容している車両用の燃料タンクである。以下の説明において、液面１２の姿勢は、タンク１０の配置された姿勢により定まる水平方向と実質的に平行であって、傾斜などは生じていないとする。液面検出システム１は、液面検出装置１００に加えて、制御装置２０を備えている。
【００１２】
液面検出装置１００は、タンク１０の床面１３に設置されている。液面検出装置１００は、リードワイヤ１５により制御装置２０と電気的に接続されている。液面検出装置１００は、センサ部１１０と、経路形成体１２０とを備えている。
【００１３】
センサ部１１０は、制御装置２０からリードワイヤ１５を介して入力される駆動信号に従って超音波を発射する。センサ部１１０は、超音波を受信し、超音波の受信状況を示す受信信号を制御装置２０にリードワイヤ１５を介して出力する。超音波の発射および受信は、超音波センサ１１１により実施される。センサ部１１０は、上述の超音波センサ１１１に加えて、ケース１１２、ケース蓋１１３、リード線１１４、および防振ゴム１１６を備えている。
【００１４】
超音波センサ１１１は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電体により円板形状に形成されている。圧電体は、電圧が印加されると変形する一方、外部から力を受けると受けた力に比例する電圧を発生する性質を有する物質である。超音波センサ１１１は、電圧の印加により例えば１ＭＨｚの超音波を発射する。超音波センサ１１１は、厚み方向を液面１２と実質的に平行とする姿勢でタンク１０内に配置されている。超音波センサ１１１の両面には、電極１１５が形成されている。
【００１５】
各電極１１５の間には、制御装置２０からの駆動信号により電圧が印加される。各電極１１５の間に印加された電圧により、超音波センサ１１１は振動して厚み方向に超音波を発射する。従って、超音波センサ１１１はタンク１０内で液面１２と実質的に平行な方向に超音波を発射する。また、超音波の受信などに伴う超音波センサ１１１の振動により、各電極１１５の間の電圧は、超音波センサ１１１の振動の振幅に比例した振幅で振動する。従って各電極１１５の間の電圧は、超音波の受信に伴い超音波の強度に比例した振幅で振動する。各電極１１５の間の電圧は、受信信号として制御装置２０に出力される。
【００１６】
ケース１１２は、液体１１により変形および変質を生じにくい樹脂により、一端を開口した有底の略円筒形状に形成されている。ケース１１２は、ケース蓋１１３と合わせて超音波センサ１１１等を内側に収容し、センサ部１１０の外観形状を形成している。ケース１１２の中心軸線は、超音波センサ１１１の中心軸線と実質的に一致している。ケース１１２の底板の内側面は、超音波センサ１１１の一面の全体と接触している。超音波センサ１１１による超音波は、ケース１１２の底板を介して発射される。
【００１７】
ケース蓋１１３は、ケース１１２と同様の樹脂により板状に形成されている。ケース蓋１１３は、ケース１１２の開口を覆って超音波センサ１１１等を内側に収容している。
【００１８】
リード線１１４は、ケース蓋１１３を貫通する配置の導線である。リード線１１４は、ケース１１２の内側に配置されている超音波センサ１１１の各電極１１５と、ケース１１２の外側に配置されているリードワイヤ１５とを電気的に接続している。リード線１１４により、リードワイヤ１５を介して駆動信号として入力される電圧が各電極１１５に印加される。リード線１１４により、各電極１１５間に生じている電圧が受信信号としてリードワイヤ１５を介して出力される。
【００１９】
防振ゴム１１６は、合成ゴムなどのエラストマにより円柱形状に形成されている。防振ゴム１１６は、超音波センサ１１１とケース蓋１１３との間に、超音波センサ１１１の厚み方向に沿って延伸する姿勢で配置されている。防振ゴム１１６は、超音波センサ１１１からケース蓋１１３への振動の伝達を抑制している。
【００２０】
経路形成体１２０は、内側に伝播経路１２１を形成した管形状である。伝播経路１２１は、水平パイプ１３０、第一金属筒１４２、反射板１４１、第二金属筒１４３、および垂直パイプ１５０により区画されている空間である。伝播経路１２１は、超音波センサ１１１側の一端であるセンサ端１２１１から、超音波センサ１１１から離間した側の一端である上端１２１２まで延伸している。伝播経路１２１は、超音波センサ１１１と液面１２との間で超音波を伝播する。経路形成体１２０は、上述の水平パイプ１３０、第一金属筒１４２、反射板１４１、第二金属筒１４３、および垂直パイプ１５０に加えて、固定部材１４０、および天板１６０を備えている。
【００２１】
水平パイプ１３０は、両端を開口した略円筒状に形成されている。水平パイプ１３０は、ケース１１２の底面外側から、ケース１１２の中心軸線に沿って延伸している。従って水平パイプ１３０の内側では、超音波センサ１１１により発射された超音波が、液面１２と実質的に平行な方向に伝播する。水平パイプ１３０には、基準壁部１３１１が形成されている。基準壁部１３１１は、超音波センサ１１１から実質的に一定の距離で、超音波センサ１１１からの超音波の一部を超音波センサ１１１に向けて反射する。水平パイプ１３０および基準壁部１３１１の詳細な構成は後述する。
【００２２】
第一金属筒１４２は、ステンレス鋼材などの金属材料により両端を開口した円筒形状に形成されている。第一金属筒１４２の内径は、水平パイプ１３０両端の開口のうちケース１１２と離間した一方の開口における内径と実質的に一致している。第一金属筒１４２は、水平パイプ１３０の両端の開口のうちケース１１２と離間した一方の開口から、ケース１１２の軸方向に沿って延伸する姿勢である。従って、超音波センサ１１１から水平パイプ１３０の内側を通過した超音波は、続けて第一金属筒１４２の内側を液面１２と実質的に平行な方向に伝播する。
【００２３】
反射板１４１は、第一金属筒１４２と同様の金属材料により板状に形成されている。反射板１４１は、第一金属筒１４２の両端の開口のうち、超音波センサ１１１と離間した一方の開口に面している。反射板１４１に対する第一金属筒１４２の中心軸線の角度は、約４５度となっている。タンク１０内への配置により、反射板１４１の第一金属筒１４２に面した一面は、液面１２に対して約４５度傾斜した姿勢で液面１２と対向している。従って反射板１４１は、第一金属筒１４２の内側を液面１２に平行な方向に伝播した超音波を、液面１２に実質的に垂直で液面１２に向かう方向に反射する。また反射板１４１は、液面１２に対して垂直な下方向に進む超音波を、水平パイプ１３０の内側に向けて反射する。
【００２４】
第二金属筒１４３は、第一金属筒１４２と同様の金属材料により円筒形状に形成されている。第二金属筒１４３の内径は、第一金属筒１４２の内径と実質的に一致している。第二金属筒１４３の中心軸線は、第一金属筒１４２の中心軸線に垂直な姿勢である。第二金属筒１４３の一端の開口は、反射板１４１の両面のうち、第一金属筒１４２に面した一面に面している。反射板１４１に対する第二金属筒１４３の中心軸線の角度は、約４５度となっている。第二金属筒１４３は、中心軸線を液面１２に対して垂直とし、反射板１４１に面した一端を下側とする姿勢でタンク１０内に配置されている。従って以下の説明では、第二金属筒１４３の延伸方向に沿った方向であって、反射板１４１に面した一端から他端に向かう方向を上方向として説明する場合がある。また第二金属筒１４３の延伸方向に沿った方向であって、他端から一端に向かう方向を下方向として説明する場合がある。またこの姿勢により、第二金属筒１４３の内側では、超音波が液面１２と実質的に垂直な方向に伝播する。
【００２５】
垂直パイプ１５０は、両端を開口した略円筒状に形成されている。垂直パイプ１５０は、液面１２に対して垂直な方向に沿って第二金属筒１４３の他端側から液面１２に向けて延伸している。従って垂直パイプ１５０の内側では、第二金属筒１４３の内側を液面１２と実質的に垂直な方向に伝播した超音波が、引き続き液面１２と実質的に垂直な方向に伝播する。垂直パイプ１５０の詳細な構成は後述する。
【００２６】
固定部材１４０は、ケース１１２と同様の樹脂により、屈曲した管状に形成されている。固定部材１４０は、第一金属筒１４２、反射板１４１、および第二金属筒１４３を互いの位置関係を維持して内側に保持している。固定部材１４０は、水平パイプ１３０と第一金属筒１４２との位置関係を維持して水平パイプ１３０と接続されている。固定部材１４０は、例えば溶着などにより水平パイプ１３０と接続されている。固定部材１４０は、垂直パイプ１５０と第二金属筒１４３との位置関係を維持して垂直パイプ１５０と接続されている。固定部材１４０は、例えば溶着などにより垂直パイプ１５０と接続されている。従って固定部材１４０は、第一金属筒１４２、反射板１４１、および第二金属筒１４３に加えて、水平パイプ１３０、および垂直パイプ１５０を互いの位置関係を維持して固定している。
【００２７】
天板１６０は、第一金属筒１４２と同様の金属材料により円板状に形成されている。天板１６０の外径は、垂直パイプ１５０の内径と実質的に一致している。天板１６０は、垂直パイプ１５０の上端に、垂直パイプ１５０の軸方向に垂直な姿勢で配置されている。天板１６０は、垂直パイプ１５０の開口のうち、上端側の開口を閉塞している。
【００２８】
天板１６０の表面における超音波の反射率は、ほぼ１００％である。また図３に示すように、天板１６０では、超音波の実質的に全てが垂直パイプ１５０の延伸する方向に反射される。このため、垂直パイプ１５０の延伸する方向に対する天板１６０の超音波の反射率はほぼ１００％である。一方、図３に示すように、垂直パイプ１５０の内部における液面１２は、表面張力により湾曲している。このため超音波の一部は、液面１２の外縁にて、垂直パイプ１５０の延伸する方向に対して傾斜した方向に反射される。これにより、垂直パイプ１５０の内部にて、垂直パイプ１５０の延伸する方向に対する液面１２の超音波の反射率は、湾曲していない液面１２による反射率よりも低下している。例えば、垂直パイプ１５０の内部における液面１２の反射率は、８０〜９０％となる。従って、垂直パイプ１５０の延伸する方向に対する天板１６０による超音波の反射率は、垂直パイプ１５０の内部における液面１２の反射率よりも高い。
【００２９】
制御装置２０は、液面検出装置１００を制御して液面１２の高さＬｈを検出する機能を有する電子制御装置である。制御装置２０は、タンク１０の外部などに設けられている。制御装置２０は、図４に示すように駆動部２１、増幅部２２、検波部２３、比較部２４、検出部２５、および天板判断部２６としての機能を有している。
【００３０】
駆動部２１は、図５に示すパルス状の電圧を駆動信号として液面検出装置１００に入力する。駆動信号は、リードワイヤ１５およびリード線１１４を介して各電極１１５に印加される。駆動信号の印加により、超音波センサ１１１は超音波を発射する。
【００３１】
増幅部２２は、液面検出装置１００より出力された受信信号を増幅して図５に示す増幅信号とする。受信信号は、超音波センサ１１１による超音波の受信時に、超音波の強度に比例した振幅で振動する。従って増幅信号は、超音波センサ１１１による超音波の受信時に、超音波の強度に比例した振幅で振動する。
【００３２】
検波部２３は、増幅信号を半波整流して図５に示す検波信号とする。検波信号は、超音波センサ１１１による超音波の受信時に、超音波の強度に比例した電圧となる。
【００３３】
比較部２４は、検波信号の電圧をあらかじめ設定された閾値Ｔｈと比較して図５に示した比較信号を出力する。比較信号は、閾値Ｔｈに対する検波信号の大小を二値で表している。閾値Ｔｈは、液面１２または基準壁部１３１１で反射した超音波の受信とノイズとを判別するための値である。比較信号は、超音波の受信などに伴う超音波センサ１１１の振動の有無を示している。
【００３４】
図５の比較信号が示している超音波センサ１１１の振動の状況を説明する。比較信号は、時刻ｔ１から時刻ｔ２まで、時刻ｔ３から時刻ｔ４まで、および時刻ｔ５から時刻ｔ６までの期間において、超音波センサ１１１の振動の発生を示している。時刻ｔ１から時刻ｔ２においては、駆動信号の入力により超音波センサ１１１は振動して超音波を発射している。時刻ｔ３から時刻ｔ４においては、超音波センサ１１１は、基準壁部１３１１により反射された超音波により振動している。時刻ｔ５から時刻ｔ６においては、超音波センサ１１１は、液面１２により反射された超音波により振動している。従って、時刻ｔ１から時刻ｔ３までの時間は、超音波の基準距離の往復に要した基準往復時間を示している。基準距離は、超音波センサ１１１と基準壁部１３１１との間の距離である。また、時刻ｔ１から時刻ｔ５までの時間は、超音波の液面距離の往復に要した液面往復時間を示している。液面距離は、超音波センサ１１１と液面１２との間の距離である。
【００３５】
検出部２５は、比較信号に基づいて液面１２の高さＬｈを検出する。ここで、液体１１中において、超音波の速度は実質的に一定である。故に、基準距離と液面距離との比は、基準往復時間と液面往復時間の比と実質的に一致する。検出部２５は、まず基準往復時間に対する液面往復時間の比を算出する。続けて検出部２５は、算出された時間の比を基準距離に乗算することにより液面距離を求める。検出部２５は、求められた液面距離から、超音波センサ１１１と反射板１４１との距離を差し引いた値を液面１２の高さＬｈとして検出する。
【００３６】
天板判断部２６は、天板１６０による超音波の反射を判断する。天板判断部２６の作動を図５および図６に沿って説明する。超音波は、伝播する距離の増加に従って強度が低下する。このため図５に示した時刻ｔ５から時刻ｔ６における増幅信号の振幅のピーク値Ｗｈは、検出部２５により検出される液面１２の高さＬｈの増加に従って低下する傾向にある。液面１２で超音波が反射した場合、高さＬｈに対するピーク値Ｗｈは図６のグラフＧ１で示される。
【００３７】
ここで、天板１６０は、伝播経路１２１における液面１２よりも高い反射率で超音波を反射する。このため、天板１６０で超音波が反射している場合、液面１２よりも反射された超音波の強度低下が抑制される。これにより、天板１６０で超音波が反射した場合、高さＬｈに対するピーク値Ｗｈは、グラフＧ１よりも高い傾向にあるグラフＧ２で示される。
【００３８】
天板判断部２６は、高さＬｈに対するピーク値Ｗｈの関係を示す点の位置に基づいて天板１６０による超音波の反射を判断する。天板判断部２６は高さＬｈに対するピーク値Ｗｈの関係を示す点がグラフＧ２上の位置である場合に、超音波が天板１６０により反射されていると判断する。
【００３９】
例えば、液面１２の高さＬｈのうち図６の所定高さＬｈ１に対するピーク値Ｗｈ１の対応関係を示す点Ｐ１は、グラフＧ２上に位置する。このような場合に、天板判断部２６により超音波が天板１６０で反射されていると判断される。超音波は、液面１２の高さＬｈが天板１６０の高さより上となっている場合に天板１６０で反射する。従って、天板判断部２６は、液面１２の高さＬｈのうち液面検出装置１００で検出可能な高さより上に液面１２が位置している旨を判断可能である。
【００４０】
次に、経路形成体１２０が有する水平パイプ１３０および垂直パイプ１５０の構成をより詳細に説明する。
【００４１】
図１および図７に示す水平パイプ１３０は、液体１１により変質を生じにくく、変形しにくい硬質の樹脂により形成されている。水平パイプ１３０は、例えばポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）により形成されている。水平パイプ１３０は、筒壁の内部に水平気密室１３１を区画している。水平パイプ１３０は、水平気密室１３１を区画するための水平内周壁１３２、水平外周壁１３３、水平蓋部１３４、および水平補強壁１３５を有している。
【００４２】
水平気密室１３１は、水平内周壁１３２と水平外周壁１３３との間に、水平パイプ１３０の延伸する方向に沿って延伸する略円筒形状の空間である。水平気密室１３１は、経路形成体１２０の管形状の一部を形成している水平パイプ１３０の壁内部に区画されている。水平パイプ１３０の水平気密室１３１には、窒素、ヘリウム、アルゴン、空気などの気体が保持されている。
【００４３】
水平内周壁１３２は、円形断面の筒状に形成されている。水平内周壁１３２の厚さ寸法は、例えば１．２ｍｍである。水平内周壁１３２は、一端から他端に向かうにしたがって内径および外径を小さくした形状である。水平内周壁１３２の一端側の外径は、ケース１１２の外径と実質的に等しい。水平内周壁１３２は、一端側の開口でケース１１２の底面外側を覆っている。従って、水平内周壁１３２の内径および外径は、ケース１１２から離れるにしたがって小さくなっている。水平内周壁１３２の中心軸線は、水平パイプ１３０の中心軸線と実質的に一致している。従って水平内周壁１３２は、液面検出装置１００の設置により液面１２と実質的に平行な方向に延伸している。水平内周壁１３２の内周面は、水平パイプ１３０の内周面を形成している。水平内周壁１３２には、基準壁部１３１１および内側ビード１３２２が形成されている。
【００４４】
基準壁部１３１１は、水平内周壁１３２の内径および外径を段階的に小さくすることに形成されている段差状の壁部である。基準壁部１３１１は、円環板状に形成されている。基準壁部１３１１の中心軸線は、ケース１１２の中心軸線と実質的に一致している。基準壁部１３１１は、超音波センサ１１１から所定の距離に位置している。従って基準壁部１３１１は、超音波センサ１１１から所定の距離において、超音波の一部を超音波センサ１１１に向けて反射する。
【００４５】
内側ビード１３２２は、図８に示すように、水平内周壁１３２の両端面のうちケース１１２から離間した側の端面を部分的に突出させて形成されている。内側ビード１３２２は、水平内周壁１３２の全周にわたって形成された円環状の突起である。
【００４６】
水平外周壁１３３は、円筒形状に形成されている。水平外周壁１３３の内径は、水平内周壁１３２の一端側の外径およびケース１１２の外径と実質的に等しい。水平外周壁１３３の軸方向の長さ寸法は、水平内周壁１３２の軸方向の長さ寸法とケース１１２の軸方向の長さ寸法とを合計した長さ寸法と実質的に等しい。水平外周壁１３３は、ケース１１２の軸方向に沿って延伸している。水平外周壁１３３は、ケース１１２の開口からケース１１２の底面に向かって延伸し、水平内周壁１３２の他端側の開口まで延伸している。水平外周壁１３３は、ケース１１２および水平内周壁１３２の外周を覆う配置である。従って水平外周壁１３３は、液面検出装置１００の設置により液面１２に水平な方向に沿って延伸する姿勢となっている。水平外周壁１３３の内径は、ケース１１２から離れても実質的に一定である。従って、水平内周壁１３２の外周面と水平外周壁１３３の内周面との隙間の径方向の寸法は、ケース１１２から離れるにしたがって大きくなっている。水平外周壁１３３は、例えば水平内周壁１３２と一体に成型されることにより水平内周壁１３２の外周面のうち一端側の一部と接続されている。水平外周壁１３３には、外側ビード１３３１が形成されている。
【００４７】
外側ビード１３３１は、図８に示すように、水平外周壁１３３の両端面のうちケース１１２から離間した側の端面を部分的に突出させて形成されている。外側ビード１３３１は、水平外周壁１３３の全周にわたって形成された円環状の突起である。
【００４８】
水平蓋部１３４は、円環板状に形成されている。水平蓋部１３４の内径は、水平内周壁１３２のケース１１２と離間した側の内径と実質的に等しい。水平蓋部１３４の外径は、水平外周壁１３３の外径と実質的に等しい。水平蓋部１３４の中心軸線は、水平パイプ１３０の中心軸線と実質的に一致している。水平蓋部１３４の両面のうちケース１１２側の一面には、水平外周壁１３３および水平内周壁１３２の両端のうち、ケース１１２と離間した側の一端が接続されている。具体的には、水平蓋部１３４のケース１１２側の一面に内側ビード１３２２および外側ビード１３３１を溶着することにより、水平蓋部１３４に水平外周壁１３３および水平内周壁１３２が接続されている。
【００４９】
水平補強壁１３５は、板状に形成されている。水平補強壁１３５の両面は、水平パイプ１３０の周方向を向いた姿勢である。水平補強壁１３５は、水平内周壁１３２と水平外周壁１３３との間にて、周方向において実質的に等間隔な６か所に配置されている。各水平補強壁１３５は、水平内周壁１３２の外周面、および水平外周壁１３３の内周面と接続されている。従って、各水平補強壁１３５は、水平内周壁１３２および水平外周壁１３３を接続している。各水平補強壁１３５は、例えば水平内周壁１３２および水平外周壁１３３と一体に成型されることにより接続されている。
【００５０】
図１、図９、図１０、および図１１に示す垂直パイプ１５０は、水平パイプ１３０と同様の樹脂により形成されている。垂直パイプ１５０は、筒壁の内部に垂直気密室１５１を区画している。
【００５１】
垂直気密室１５１は、垂直内周壁１５２、垂直外周壁１５３、上端蓋部１５４、下端蓋部１５５、および垂直補強壁１５６により区画されている空間である。垂直気密室１５１は、垂直内周壁１５２と垂直外周壁１５３との間に、垂直パイプ１５０の延伸する方向に沿って延伸する略円筒形状である。垂直気密室１５１は、経路形成体１２０の管形状の一部を形成している垂直パイプ１５０の壁内部に区画されている。従って垂直気密室１５１は、経路形成体１２０の管形状の壁内部に区画されている。垂直気密室１５１には、水平気密室１３１と同様に窒素、ヘリウム、アルゴン、空気などの気体が保持されている。垂直パイプ１５０は、上述した垂直内周壁１５２、垂直外周壁１５３、上端蓋部１５４、下端蓋部１５５、および垂直補強壁１５６を有している。
【００５２】
垂直内周壁１５２は、円筒状に形成されている。垂直内周壁１５２の壁面の厚さ寸法は、例えば１．２ｍｍである。垂直内周壁１５２の内径は、第二金属筒１４３の内径と実質的に一致している。垂直内周壁１５２の中心軸線は、第二金属筒１４３の中心軸線と実質的に一致している。従って垂直内周壁１５２は、液面検出装置１００の設置により液面１２と実質的に垂直な方向に延伸している。垂直内周壁１５２の内周面は、垂直パイプ１５０の内周面を形成している。
【００５３】
垂直外周壁１５３は、円筒形状に形成されている。垂直外周壁１５３の内径は、例えば垂直内周壁１５２の外径より２〜４ｍｍ大きい。垂直外周壁１５３の軸方向の長さ寸法は、垂直内周壁１５２の軸方向の長さ寸法と実質的に等しい。垂直外周壁１５３は、垂直内周壁１５２の外周を覆う配置である。従って垂直外周壁１５３と垂直内周壁１５２との間には、垂直気密室１５１としての１〜２ｍｍの隙間が形成されている。また垂直外周壁１５３は、液面検出装置１００の設置により液面１２に垂直な方向に沿って延伸する姿勢となっている。
【００５４】
上端蓋部１５４は、円環板状に形成されている。上端蓋部１５４の内径は、垂直内周壁１５２の内径と実質的に等しい。上端蓋部１５４の外径は、垂直外周壁１５３の外径と実質的に等しい。上端蓋部１５４の中心軸線は、垂直内周壁１５２の中心軸線と実質的に一致している。上端蓋部１５４の下方向の一面には、垂直外周壁１５３および垂直内周壁１５２の上方向の一端が接続されている。上端蓋部１５４は、例えば垂直内周壁１５２および垂直外周壁１５３と一体に成型されることで接続されている。上端蓋部１５４は、垂直パイプ１５０の上端を形成している。従って上端蓋部１５４の内側には、天板１６０が内嵌されている。上端蓋部１５４の上方向の一面には、連通溝１５４１が形成されている。
【００５５】
連通溝１５４１は、径方向に延伸している。連通溝１５４１は、周方向において実質的に等間隔な２か所に形成されている。連通溝１５４１の深さ寸法は、天板１６０の厚さ寸法よりも１〜２ｍｍ大きい。これにより、天板１６０が内嵌された状態において、連通溝１５４１のうち天板１６０よりも下の部分は、垂直パイプ１５０の内側と外側とを連通している。
【００５６】
下端蓋部１５５は、円環板状に形成されている。下端蓋部１５５の内径は、垂直内周壁１５２の内径と実質的に等しい。下端蓋部１５５の外径は、垂直外周壁１５３の外径と実質的に等しい。下端蓋部１５５の中心軸線は、垂直内周壁１５２の中心軸線と実質的に一致している。下端蓋部１５５の上方向の一面には、垂直外周壁１５３および垂直内周壁１５２の下方向の一端が接続されている。例えば下端蓋部１５５は、溶着などにより垂直外周壁１５３および垂直内周壁１５２と接続されている。
【００５７】
垂直補強壁１５６は、板状に形成されている。垂直補強壁１５６の両面は、垂直パイプ１５０の周方向を向いた姿勢である。垂直補強壁１５６は、垂直内周壁１５２と垂直外周壁１５３との間にて、周方向において実質的に等間隔な６か所に配置されている。各垂直補強壁１５６は、垂直内周壁１５２の外周面、および垂直外周壁１５３の内周面と接続されている。従って、各垂直補強壁１５６は、垂直内周壁１５２および垂直外周壁１５３を接続している。各垂直補強壁１５６は、例えば垂直内周壁１５２および垂直外周壁１５３と一体に成型されることにより接続されている。
【００５８】
［第一実施形態のまとめ］
以上、説明した第一実施形態によれば、伝播経路１２１を内側に区画する経路形成体１２０は、水平パイプ１３０および垂直パイプ１５０を有している。水平パイプ１３０および垂直パイプ１５０は、それぞれ樹脂により形成されている。水平パイプ１３０および垂直パイプ１５０は、それぞれ気体を保持している水平気密室１３１および垂直気密室１５１を筒形状の壁内部に区画している。
【００５９】
ここで、気体と樹脂との境界面では、気体と樹脂との音響インピーダンスの差により超音波の反射率が実質的に１００％となる。具体的には、異なる媒質の境界面における超音波の反射率Ｒｐは、下記の式１に、下記の表１に示す各媒質の音響インピーダンスＺ１およびＺ２を代入することにより得られる。
【数１】
2019053031.tif 000003
【表１】
2019053031.tif 000004
【００６０】
例えば、式１にＰＯＭおよび空気の音響インピーダンスＺをそれぞれＺ１およびＺ２として代入することにより得られるＰＯＭおよび空気の境界面の反射率は、９９．９５％となる。故に、水平パイプ１３０の内側から壁内部を通過して外側に向かう超音波は、水平パイプ１３０を形成する樹脂と水平気密室１３１に保持されている気体との境界面で反射される。同様に、垂直パイプ１５０の内側から壁内部を通過して外側に向かう超音波は、垂直パイプ１５０を形成する樹脂と垂直気密室１５１に保持されている気体との境界面で反射される。この結果、水平パイプ１３０および垂直パイプ１５０において、伝播経路１２１から経路形成体１２０の外部への超音波の漏れが抑制される。従って、水平パイプ１３０および垂直パイプ１５０を樹脂で形成した場合であっても、超音波センサ１１１の受信する超音波の強度低下が抑制される。
【００６１】
加えて第一実施形態では、水平気密室１３１が水平内周壁１３２および水平外周壁１３３の間に筒状に設けられていることにより、水平気密室１３１の内周面による超音波の反射方向は、水平内周壁１３２の内周面による超音波の反射方向と実質的に一致する。また、垂直気密室１５１が垂直内周壁１５２および垂直外周壁１５３の間に筒状に設けられていることにより、垂直気密室１５１の内周面による超音波の反射方向は、垂直内周壁１５２の内周面による超音波の反射方向と実質的に一致する。これらの結果、水平パイプ１３０および垂直パイプ１５０により反射される超音波の拡散が抑制される。従って液面検出装置１００は、超音波センサ１１１の受信する超音波の強度低下をより抑制可能である。
【００６２】
さらに第一実施形態では、水平補強壁１３５による水平内周壁１３２と水平外周壁１３３との接続によれば、水平パイプ１３０の剛性が高まる。また、垂直補強壁１５６による垂直内周壁１５２と垂直外周壁１５３との接続によれば、垂直パイプ１５０の剛性が高まる。これらの結果、水平パイプ１３０および垂直パイプ１５０は、液体１１等からの入力に対して弾性変形し難くなる。従って、伝播経路１２１の形状変化が抑制されるため、液面検出の精度が高く維持される。
【００６３】
加えて第一実施形態では、水平内周壁１３２および垂直内周壁１５２の厚さが１．２ｍｍである。ここで、音響インピーダンスＺ１の媒質から、音響インピーダンスＺ２で厚さｔの壁状の媒質に超音波が入射する場合の反射率Ｒｐは、以下の式２に、ｋ＝Ｚ１／Ｚ２を代入することで得られる。
【数２】
2019053031.tif 000005
【００６４】
厚さｔが超音波の半波長の整数倍である場合、壁状の媒質は共振して反射率Ｒｐを実質的に０とする。例えば、ガソリンからＰＯＭに入射する場合の反射率Ｒｐは、ＰＯＭの壁の厚さｔにより図１２のグラフＧ３およびＧ４のように変化する。ただし、グラフＧ３は２０°Ｃの場合であり、グラフＧ４は６０°Ｃの場合である。２０°ＣのＰＯＭにおける音速は、表１に示したようにおよそ２４００ｍ／ｓである。このため、ＰＯＭにおける１Ｍｈｚの超音波の波長は２．４ｍｍである。グラフＧ３では、半波長の整数倍であるｔ＝１．２ｍｍおよびＴ＝２．４ｍｍにおいて反射率Ｒｐが実質的に０となっている。
【００６５】
このように、水平内周壁１３２および垂直内周壁１５２は、超音波の半波長の整数倍の厚さであるため、超音波により共振して内周面での反射を抑制されている。この結果、超音波は主として筒状の水平気密室１３１および垂直気密室１５１の各内周面で反射される。これにより、経路形成体１２０により反射される超音波の拡散がより抑制される。従って液面検出装置１００は、超音波センサ１１１の受信する超音波の強度低下をさらに抑制可能である。
【００６６】
加えて第一実施形態の水平パイプ１３０には、基準壁部１３１１が形成されている。基準壁部１３１１は、伝播経路１２１の中間にて、超音波センサ１１１から実質的に一定の距離で超音波の一部を反射する。故に、検出部２５は、基準壁部１３１１により反射された超音波の往復時間、および基準壁部１３１１までの距離により、超音波の速度変化を補正して液面１２の高さＬｈを検出可能である。従って、水平パイプ１３０を樹脂で形成した場合であっても、液面検出装置１００を用いる液面検出システム１は液面１２の高さＬｈを精度よく検出可能である。
【００６７】
また第一実施形態の上端蓋部１５４には、連通溝１５４１が形成されている。連通溝１５４１を通じた空気の流通により、天板１６０により伝播経路１２１の上端を塞がれていても、伝播経路１２１における液面１２の高さＬｈと経路形成体１２０の外側における液面１２の高さＬｈとの差が抑制される。また連通溝１５４１は、伝播経路１２１の上端を区画する円環板状の上端蓋部１５４に形成されているため、上端蓋部１５４により区画されている部分における伝播経路１２１の延伸する方向に対して傾斜している。故に、伝播経路１２１を伝播する超音波は、伝播経路１２１から連通溝１５４１を通じて経路形成体１２０の外側に漏れにくい。従って液面検出装置１００は、天板１６０を設けることにより超音波センサ１１１の受信する超音波の強度低下を抑制しつつ、検出される液面１２の高さＬｈの誤差を抑制可能である。
【００６８】
なお、第一実施形態においては、水平パイプ１３０および垂直パイプ１５０が「中空部」に相当する。水平気密室１３１および垂直気密室１５１が「気密室」に相当する。水平内周壁１３２および垂直内周壁１５２が「内周壁」に相当する。水平外周壁１３３および垂直外周壁１５３が「外周壁」に相当する。水平補強壁１３５および垂直補強壁１５６が「補強壁」に相当する。上端蓋部１５４が「上端部」に相当する。連通溝１５４１が「連通経路」に相当する。
【００６９】
＜第二実施形態＞
図１３から図１５に示す第二実施形態は第一実施形態の変形例である。第二実施形態の液面検出装置２００においては、経路形成体２２０は中空天板２６０をさらに備えている。さらに、液面検出装置２００では、連通溝１５４１および固定部材２４０の構成が、第一実施形態と異なっている。また、経路形成体２２０は、反射板１４１を有していない。
【００７０】
図１３および図１４に示す中空天板２６０は、水平パイプ１３０と同様の樹脂により円板状の外観形状に形成されている。中空天板２６０の外径は、垂直パイプ１５０の外径と実質的に一致している。中空天板２６０の中心軸線は、垂直パイプ１５０の中心軸線と実質的に一致している。中空天板２６０の両面のうち下側の面は、垂直パイプ１５０の上端と溶着などにより接続されている。この結果、中空天板２６０は、垂直パイプ１５０の上端の開口を閉塞している。中空天板２６０は、円板状の壁内部に天板気密室２６１区画している。中空天板２６０は、天板気密室２６１を区画するための天板底部２６２と、天板外周壁２６３と、天板上蓋２６４とを有している。
【００７１】
天板気密室２６１は、天板底部２６２と天板上蓋２６４との間に区画されている円板形状の空間である。天板気密室２６１の中心軸線は、中空天板２６０の中心軸線と実質的に一致している。従って、天板気密室２６１の円板形状の両面は、液面検出装置２００の設置により液面１２に対して実質的に平行な姿勢となる。天板気密室２６１には、水平パイプ１３０と同様に窒素、ヘリウム、アルゴン、空気などの気体が保持されている。
【００７２】
天板底部２６２は、円板形状に形成されている。天板底部２６２の厚さ寸法は、例えば１．２ｍｍである。天板底部２６２の外径は、中空天板２６０の外径に等しい。天板底部２６２の中心軸線は、中空天板２６０の中心軸線と実質的に一致している。天板底部２６２は、垂直パイプ１５０の上端に、垂直パイプ１５０の延伸する方向と垂直な姿勢で溶着などにより接続されている。すなわち天板底部２６２は、中空天板２６０の下側の面を形成している。
【００７３】
天板外周壁２６３は、円筒形状に形成されている。天板外周壁２６３の外径は、垂直パイプ１５０の外径と一致している。天板外周壁２６３の壁面の径方向の厚さ寸法は、例えば１〜２ｍｍである。天板外周壁２６３の軸線方向の長さ寸法は、例えば１〜２ｍｍである。天板外周壁２６３の中心軸線は、中空天板２６０の中心軸線と実質的に一致している。天板外周壁２６３は、天板気密室２６１の外周を囲う配置である。天板外周壁２６３の両端面のうち下方向の端面は、天板底部２６２の上方向の面に接続されている。天板外周壁２６３は、例えば天板底部２６２と一体に成型されることにより天板底部２６２と接続されている。
【００７４】
天板上蓋２６４は、円板形状に形成されている。天板上蓋２６４の外径は、垂直パイプ１５０の外径と実質的に一致している。天板上蓋２６４の中心軸線は、中空天板２６０の中心軸線と実質的に一致している。天板上蓋２６４の下方向の面は、天板外周壁２６３の上方向の端面と溶着などにより接続されている。
【００７５】
連通溝２５４１は、１〜２ｍｍの深さ寸法で形成されている。垂直パイプ１５０に中空天板２６０が接続された状態において、連通溝１５４１は、中空天板２６０との間に隙間を形成することにより垂直パイプ１５０の内側と外側を連通している。
【００７６】
図１５に示す固定部材２４０は、水平パイプ１３０と同様の樹脂により板状の外観形状に形成されている。固定部材２４０は、第一金属筒１４２および第二金属筒１４３を互いの位置関係を維持して内側に保持している。固定部材２４０は、管形状の壁内部に反射気密室２４１を区画している。固定部材２４０は、反射気密室２４１を区画するための反射内壁２４２、外周凸部２４３、および反射蓋部２４４を備えている。
【００７７】
反射気密室２４１は、固定部材２４０の管形状の壁内部に区画された板状の空間である。反射気密室２４１は、反射内壁２４２と反射蓋部２４４との間に区画されている。反射気密室２４１の板形状の一面は、第一金属筒１４２の水平パイプ１３０から離間した側の開口、および第二金属筒１４３の垂直パイプ１５０から離間した側の開口と対向している。反射気密室２４１の両面に対する第一金属筒１４２および第二金属筒１４３の各中心軸線のなす角度は、それぞれ約４５度である。
【００７８】
反射内壁２４２は、板状に形成されている。反射内壁２４２は、第一金属筒１４２および第二金属筒１４３と、反射気密室２４１との間に形成されている。反射内壁２４２の両面に対する第一金属筒１４２および第二金属筒１４３の各中心軸線のなす角度は、それぞれ約４５度である。反射内壁２４２の第一金属筒１４２および第二金属筒１４３に面した一面は、固定部材２４０の内側の面の一部を形成している。
【００７９】
外周凸部２４３は、断面矩形の略角筒状に形成されている。外周凸部２４３は、反射内壁２４２の第一金属筒１４２および第二金属筒１４３と離間した一面から反射気密室２４１の外周を囲うように延伸する配置である。外周凸部２４３は、例えば反射内壁２４２の第一金属筒１４２および第二金属筒１４３と離間した一面から１〜２ｍｍ突出している。
【００８０】
反射蓋部２４４は、板状に形成されている。反射蓋部２４４は、反射気密室２４１の反射内壁２４２と反対側に配置されている。反射蓋部２４４の一面は、外周凸部２４３の反射内壁２４２と離間した端面に溶着などにより接続されている。
【００８１】
［第二実施形態のまとめ］
以上、説明した第二実施形態においても、水平パイプ１３０および垂直パイプ１５０の壁内部に水平気密室１３１および垂直気密室１５１が区画されている。従って、第一実施形態と同様に、水平パイプ１３０および垂直パイプ１５０を樹脂で形成した場合であっても、超音波センサ１１１の受信する超音波の強度低下が抑制される。
【００８２】
加えて第二実施形態では、中空天板２６０および固定部材２４０の壁内部に天板気密室２６１および反射気密室２４１がそれぞれ区画されている。中空天板２６０の壁内部を上方向に向かう超音波は、中空天板２６０を構成する樹脂と天板気密室２６１に保持されている気体との境界面で反射されて下方向に向かう。この結果、中空天板２６０は、第一実施形態の天板１６０を代替している。また、第一金属筒１４２の内側を通過して固定部材２４０の壁内部に入射した超音波は、固定部材２４０を形成する樹脂と反射気密室２４１に保持された気体との境界面で反射されて第二金属筒１４３の内側に向かう。第二金属筒１４３の内側を通過して固定部材２４０の壁内部に入射した超音波は、固定部材２４０を形成する樹脂と反射気密室２４１に保持された気体との境界面で反射されて第一金属筒１４２の内側に向かう。この結果、固定部材２４０は、第一実施形態の反射板１４１を代替している。このように、天板１６０を代替している中空天板２６０、および反射板１４１を代替している固定部材２４０を樹脂で形成した場合であっても、超音波センサ１１１の受信する超音波の強度低下が抑制される。
【００８３】
また垂直パイプ１５０および第二金属筒１４３は、水平パイプ１３０および第一金属筒１４２に対して実質的に垂直な角度に傾斜した姿勢で固定部材２４０を介して接続されている。故に、垂直パイプ１５０および第二金属筒１４３が液面１２に垂直な姿勢で配置された場合、水平パイプ１３０および第一金属筒１４２は液面１２に垂直な方向に対して実質的に垂直な角度に傾斜した姿勢となる。このような水平パイプ１３０に基準壁部１３１１が設けられているため、伝播経路１２１のうち基準壁部１３１１と超音波センサ１１１と間の距離による経路形成体１２０の高さ寸法の増大が抑制される。従って、液面検出装置２００は、反射板１４１を代替する固定部材２４０を樹脂で形成した場合であっても、経路形成体１２０の高さ寸法の増大を抑制して基準壁部１３１１を形成可能である。
【００８４】
また、第二実施形態においても、上端蓋部１５４には連通溝２５４１が形成されている。連通溝２５４１を通じた空気の流通により、中空天板２６０により伝播経路１２１を塞がれていても、伝播経路１２１における液面１２の高さＬｈと経路形成体１２０の外側の液面１２の高さＬｈとの差が抑制される。また連通溝２５４１は、伝播経路１２１の上端１２１２を区画する筒状の上端蓋部１５４に形成されているため、伝播経路１２１の延伸する方向に対して傾斜している。故に、伝播経路１２１を伝播する超音波は、伝播経路１２１から連通溝２５４１を通じて経路形成体１２０の外側に漏れにくい。従って液面検出装置２００は、第一実施形態と同様に超音波センサ１１１の受信する超音波の強度低下を抑制しつつ、精度よく液面１２の高さＬｈを検出可能である。
【００８５】
なお、第二実施形態においては、固定部材２４０および中空天板２６０が「中空部」に相当する。反射気密室２４１および天板気密室２６１が「気密室」に相当する。固定部材２４０が「反射壁部」に相当する。中空天板２６０が「天板壁部」に相当する。伝播経路１２１のうち、水平パイプ１３０および第一金属筒１４２の内側に区画されている部分が「第一区間」に相当する。伝播経路１２１のうち、第二金属筒１４３および垂直パイプ１５０の内側に区画されている部分が「第二区間」に相当する。連通溝２５４１が「連通経路」に相当する。
【００８６】
＜第三実施形態＞
図１６に示す第三実施形態は、第一実施形態の別の変形例である。第三実施形態の液面検出装置３００においては、水平パイプ３３０および垂直パイプ３５０の内部に区画された水平気密室３３１および垂直気密室３５１の構成が第一実施形態と異なっている。
【００８７】
水平気密室３３１および垂直気密室３５１には、気体を含んだ発泡樹脂が充填されている。例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロンなどが発泡させた状態で充填されている。
【００８８】
［第三実施形態のまとめ］
以上、説明した第三実施形態によれば、水平気密室３３１および垂直気密室３５１に気体を含んだ状態の発泡樹脂が充填されている。この態様でも、伝播経路１２１から経路形成体１２０の壁内部を通過して外側に向かう超音波が、発泡樹脂に含まれている気体と樹脂との境界面にて反射される。この結果、水平気密室３３１および垂直気密室３５１において伝播経路１２１から経路形成体１２０の外部への超音波の漏れが抑制される。従って、超音波センサ１１１の受信する超音波の強度低下が抑制される。なお、第三実施形態においては、水平パイプ３３０および垂直パイプ３５０が「中空部」に相当し、水平気密室３３１および垂直気密室３５１が「気密室」に相当する。
【００８９】
＜第四実施形態＞
図１７および図１８に示す第四実施形態は、第一実施形態の別の変形例である。第四実施形態の液面検出装置４００においては、水平パイプ４３０は基準金属板４３１１をさらに有している。
【００９０】
基準金属板４３１１は、第一金属筒１４２と同様の金属材料により円環板形状に形成されている。基準金属板４３１１の内径は、基準壁部１３１１の内径に等しい。基準金属板４３１１の外径は、基準壁部１３１１の外径に等しい。基準金属板４３１１の中心軸線は、基準壁部１３１１の中心軸線と実質的に一致している。基準金属板４３１１は、水平内周壁１３２に内嵌されている。基準金属板４３１１の超音波センサ１１１と離間した側の一面は、基準壁部１３１１の超音波センサ１１１側の面と接している。
【００９１】
［第四実施形態のまとめ］
以上、説明した第四実施形態においても、水平パイプ４３０および垂直パイプ１５０の壁内部に水平気密室１３１および垂直気密室１５１が区画されている。従って第一実施形態と同様に、水平パイプ４３０および垂直パイプ１５０を樹脂で形成した場合であっても、超音波センサ１１１の受信する超音波の強度低下が抑制される。
【００９２】
また、第四実施形態においては、基準金属板４３１１がさらに設けられている。基準金属板４３１１は、超音波センサ１１１から所定の距離において、超音波センサ１１１から発射された超音波を超音波センサ１１１に向けて反射する。従って、第四実施形態においては、基準金属板４３１１は基準壁部１３１１を代替している。なお、第四実施形態においては、水平パイプ４３０が「中空部」に相当する。
【００９３】
＜第五実施形態＞
図１９および図２０に示す第五実施形態は、第一実施形態の別の変形例である。第五実施形態の液面検出装置５００においては、金属筒１４２、１４３が設けられていない。これに応じてパイプ１３０、１５０同士は、各々の周方向の一部では直接的に、また各々の周方向の残部では反射板１４１および固定部材１４０を介して、互いに接続されている。水平パイプ１３０にて水平気密室１３１を間に挟む水平内周壁５３２および水平外周壁５３３と、垂直パイプ１５０にて垂直気密室１５１を間に挟む垂直内周壁５５２および垂直外周壁５５３とは、電磁シールド性を有する樹脂によって形成されている。これら周壁５３２、５３３、５５２、５５３を形成する樹脂は、例えばステンレス鋼などの金属粉末を、ポリアセタールなどの樹脂ベースに分散含有させてなる。これにより、特に各外周壁５３３、５５３は、壁外部に対して壁内部を電磁シールド可能、即ち電磁ノイズを低減または遮断可能となっている。
【００９４】
さらに液面検出装置５００において、超音波の受信状況を示す受信信号が超音波センサ１１１から出力されるリードワイヤ５１５は、水平パイプ１３０側から垂直パイプ１５０側へ気密室１３１、１５１をこの順で貫通している。これにより、タンク１０外の制御装置２０との電気接続されるリードワイヤ５１５は、気密室１３１、１５１に跨って配置されている。リードワイヤ５１５は、垂直パイプ１５０の上端蓋部１５４において連通溝１５４１を迂回した箇所を貫通することで、制御装置２０との接続側部分５１５ａのみをタンク１０内に露出させている。上端蓋部１５４におけるリードワイヤ５１５の貫通箇所には、シール部材が介装されている。このシール部材は、ゴム材または接着材などにより形成されることで、垂直気密室１５１の内部を外部に対してシールしている。
【００９５】
［第五実施形態のまとめ］
以上、説明した第五実施形態によると、内周壁５３２、５５２と外周壁５３３、５５３との間の気密室１３１、１５１にリードワイヤ５１５が配置される。故に、超音波の受信状況を示す受信信号が超音波センサ１１１から出力されるリードワイヤ５１５では、液面１２の高さＬｈに対応する受信信号が低電流の信号となっても、気密室１３１、１５１外部の電磁ノイズが外周壁５３３、５５３により遮られ得る。これにより、液面検出の精度を確保することが可能となる。
【００９６】
さらに第五実施形態によると、電磁シールド性を有する樹脂により形成された外周壁５３３、５５３は、気密室１３１、１５１外部の電磁ノイズを、気密室１３１、１５１内部のリードワイヤ５１５に対して低減または遮断することができる。これによれば、リードワイヤ５１５を流れる受信信号が低電流の信号に電磁ノイズが重畳するのを抑制して、液面検出の精度を高めることが可能となる。なお、第五実施形態においては、水平外周壁５３３および垂直外周壁５５３が「外周壁」に相当し、リードワイヤ５１５が「センサ配線」に相当する。
【００９７】
以上、本開示の実施形態を説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の変形例も本開示の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。
【００９８】
＜変形例１＞
第一、第二、第四および第五実施形態に関する変形例１では、水平パイプ１３０、４３０および垂直パイプ１５０は、軟質のエラストマまたは軟質の樹脂などにより形成される。こうした変形例１の水平パイプ１３０、４３０および垂直パイプ１５０には、水平気密室１３１および垂直気密室１５１に保持した気体の圧力によってはタンク１０内において変形の生じにくい剛性が、与えられる。
【００９９】
＜変形例２＞
第三実施形態に関する変形例２では、水平パイプ３３０および垂直パイプ３５０は、発泡樹脂により形成される。こうした変形例２の水平パイプ３３０および垂直パイプ３５０を形成する発泡樹脂においては、含んでいる気体の樹脂に対する比率が、部分によって異ならされる。具体的には、水平内周壁１３２、水平外周壁１３３、水平蓋部１３４、垂直内周壁１５２、垂直外周壁１５３、上端蓋部１５４、および下端蓋部１５５に相当する領域部分では、水平気密室３３１および垂直気密室３５１に相当する領域部分よりも、含まれる気体の比率が小さくされる。
【０１００】
＜変形例３＞
第五実施形態に関する変形例３では、外周壁５３３、５５３のみ、または内周壁１３２、１５２のみ、電磁シールド性を有する樹脂によって形成される。
【０１０１】
＜変形例４＞
第一〜第四実施形態および変形例１，２に関する変形例５では、第五実施形態および変形例３のうちいずれかが組み合わされる。
【符号の説明】
【０１０２】
１０：タンク、  １００、２００、３００、４００、５００：液面検出装置、  １１：液体、  １５、５１５：リードワイヤ（リード配線）、  １２：液面、  １１１：超音波センサ、  １２０、２２０：経路形成体、  １２１：伝播経路、  １３０、３３０、４３０：水平パイプ（中空部）、  １３１、３３１：水平気密室（気密室）、  １３２、５３２：水平内周壁（内周壁）、  １３１１：基準壁部、  １３３、５３３：水平外周壁（外周壁）、  １３５：水平補強壁（補強壁）、  １５０、３５０：垂直パイプ（中空部）、  １５１、３５１：垂直気密室（気密室）、  １５２、５５２：垂直内周壁（内周壁）、  １５３、５５３：垂直外周壁（外周壁）、  １５４：上端蓋部（上端部）、  １５６：垂直補強壁（補強壁）、  ２４０：固定部材（中空部、反射壁部）、  ２４１：反射気密室（気密室）、  ２６０：中空天板（中空部、天板壁部）、  ２６１：天板気密室（気密室）、  １５４１、２５４１：連通溝（連通経路）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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