(57)【要約】【課題】  筒体の構成に工夫を凝らして、高精度な液面検出が可能な車両用液面検出装置を提供する。【解決手段】  ガイドパイプ４およびガイドパイプ５を、同一内径の円筒形状とし、且つガイドパイプ４、５の肉厚寸法ｄ１、ｄ２を、ガイドパイプ４、５内における燃料８中の音速ｃ１、ｃ２とが等しくなるように設定した。これにより、従来の液面検出装置の断面正方形ガイドパイプにおける四隅部での超音波干渉による超音波の伝播エネルギ減少を防止するとともに、超音波がガイドパイプ４からガイドパイプ５へ遷移する際、およびガイドパイプ５からガイドパイプ４へ遷移する際の超音波の伝播速度変化を生じさせないことにより、液面からの反射波により超音波発振素子が発する検出信号レベルを高め、高精度な液面検出が可能な燃料液面検出装置１を実現できる。【選択図】        図１
2005106548.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を貯蔵するタンクと、
前記タンク内の底部に配置される超音波発振素子と、
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面を備える反射部材とを備え、
前記超音波発振素子から発射された超音波の前記液面で反射した反射波を前記反射面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車両用液面検出装置において、
前記超音波発振素子および前記反射部材間の超音波伝播経路である断面形状円筒形の第１筒と、
前記反射部材から前記液面間の超音波伝播経路である断面形状円筒形の第２筒とを備え、
前記第１筒および前記第２筒は同一材質から形成され、
前記第１筒の内径および前記第２筒の内径はほぼ等しく形成されることを特徴とする車両用液面検出装置。
【請求項２】
前記第１筒の壁厚および前記第２筒の壁厚はほぼ等しく形成されることを特徴とする請求項１に記載の車両用液面検出装置。
【請求項３】
液体を貯蔵するタンクと、
前記タンク内の底部に配置される超音波発振素子と、
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面を備える反射部材とを備え、
前記超音波発振素子から発射された超音波の前記液面で反射した反射波を前記反射面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車両用液面検出装置において、
前記超音波発振素子および前記反射部材間の超音波伝播経路である断面形状円筒形の第１筒と、
前記反射部材から前記液面間の超音波伝播経路である断面形状円筒形の第２筒とを備え、
前記第１筒および前記第２筒は異なる材質から形成され、
前記第１筒の内径および前記第２筒の内径はほぼ等しく形成され、
前記第1筒の壁厚および前記第２筒の壁厚は、前記第１筒内における前記液体中の音速と前記第２筒内における前記液体中の音速が等しくなるように設定されることを特徴とする車両用液面検出装置。
【請求項４】
前記第１筒の内径および前記第２筒の内径は前記超音波発振素子の超音波を発射する発振面の直径よりも小さく形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の車両用液面検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されて液体の液面位置を検出する車両用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。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両、たとえば自動車等において、タンク内に貯蔵される液体量、たとえば燃料量を検出するための手段として、燃料液面を検出する車両用液面検出装置がある。これは、燃料の表面に浮くフロートに回動腕を設け、液面の変動によるフロートの位置変化に応じて回動腕を回動させ、その回動角度変化をたとえば電気抵抗変化に変換するものが一般的である。しかしながら、このような機械式の液面検出装置は、体格が大きく設置場所が制限される、あるいは検出精度があまり良くない、等の問題があった。
【０００３】
このような問題を解決するために、液面を機械的に検出するのではなく、たとえば、超音波を発射し液面からの反射波を受信して液面を検出する方法、つまり非接触式検出法が提案されている。
【０００４】
たとえば、超音波発振素子と筒体を備える超音波センサを液体容器中の底部に配置される筒体の一端側開口部に超音波発振素子を配置し、筒体の他端側に超音波発振素子から発せられた超音波を筒体に設けられた開口部を通して液面に向けて反射する反射体を配置した構成のものがある（たとえば、特許文献１参照）。
【０００５】
このような液面検出装置では、超音波発振素子が超音波を発射してから、この超音波の液面における反射波を超音波発振素子が受信するまでの時間、すなわち、超音波が、超音波発振素子と液面の間を往復するのに要する時間を測定し、それに基づいて液面位置を検出している。
【０００６】
これにより、液面検出装置の体格を小型化できると共に、検出精度を向上することができる。
【特許文献１】特開平１１−１５３４７１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来の液面検出装置において、筒体は正方形横断面を有し、超音波発振素子は、筒体に同軸的に配置されている。
【０００８】
また、筒体は軸方向を液面と平行にタンク底部に取り付けられているので、超音波発振素子の中心軸方向も液面と平行となっている。また、反射体は、反射体で反射し液面に向かう超音波発振素子の中心軸方向の超音波の経路と液面からの反射波の経路とが一致するように、液面に対して４５°傾斜した斜面として形成されている。これにより、超音波発振素子の中心軸上を進む超音波は、液面で反射し往路と同じ経路を辿って超音波発振素子に入射する。
【０００９】
ところで、超音波発振素子からは超音波が放射状、且つ円錐状に発射される。このため、超音波発振素子から発射された超音波の一部、つまり超音波発振素子の中心軸方向からそれる方向に進行する超音波は、反射体に到達する前に超音波の伝播経路である筒体内壁に入射しそこで乱反射する。このように、筒体内壁で乱反射を繰返しながら、反射体、液面、反射体を経て超音波発振素子に入射する超音波の伝播経路長さは、上述した超音波発振素子の中心軸上を進む超音波の伝播経路よりも長くなる。このために、液面検出に誤差が生じる、つまり正確な液面検出が行えなくなる可能性がある。
【００１０】
また、従来の液面検出装置では、筒体は正方形横断面を有している。一方、超音波発振素子からは超音波が放射状、且つ円錐状に発射される。正方形断面の伝播経路内を円錐状に放射される超音波が進行するため、筒体の四隅部で超音波の干渉が発生し、超音波の伝播エネルギが減少する。これにより、超音波発振素子に入射する液面からの反射波のエネルギが低下し、それに応じて超音波発振素子が発する検出信号レベルも低下し、正確な液面検出が行えなくなる可能性がある。
【００１１】
さらに、従来の液面検出装置では、筒体は、超音波発振素子と反射体間に設けられており、反射体と液面間には設置されていない。このため、液面で反射した超音波がタンク内のあらゆる方向に拡散して、反射体に再入射する反射波のエネルギが小さくなり、したがって、超音波発振素子に入射する液面からの反射波のエネルギが低下し、正確な液面検出が行えなくなる可能性がある。
【００１２】
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、筒体の構成に工夫を凝らして、高精度な液面検出が可能な車両用液面検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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。
【００１４】
本発明の請求項１に記載の車両用液面検出装置では、液体を貯蔵するタンクと、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面を備える反射部材とを備え、超音波発振素子から発射された超音波の液面で反射した反射波を反射面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車両用液面検出装置において、超音波発振素子および反射部材間の超音波伝播経路である断面形状円筒形の第１筒と、反射部材から液面間の超音波伝播経路である断面形状円筒形の第２筒とを備え、第１筒および第２筒は同一材質から形成され、第１筒の内径および第２筒の内径はほぼ等しく形成される構成としている。
【００１５】
この場合、第１筒および第２筒の断面形状を円形としたことにより、従来の液面検出装置における断面正方形の筒体の四隅部での超音波の干渉による超音波の伝播エネルギ減少を防止して、液面からの反射波により超音波発振素子が発する検出信号レベルを高めることができる。それにより高精度な液面検出が可能な車両用液面検出装置を提供できる。
【００１６】
ここで、超音波が円管路内に満たされた液体中を進行するときの伝播速度は、円管路の弾性係数、円管路の半径の関数となっている。したがって、超音波が円管路内に満たされた液体中を進行する際に円管路の半径が変化すると、それに応じて超音波の伝播速度が変化し、そのために超音波の伝播エネルギ損失が生じる。
【００１７】
本発明の請求項１に記載の車両用液面検出装置では、第１筒および第２筒を同一材質から形成し且つ第１筒および第２筒の内径を等しく形成したことにより、第１筒内における液体中の超音波の伝播速度と、第２筒内における液体中の超音波の伝播速度とをほぼ等しくできるので、第１筒、第２筒間遷移時における超音波の伝播エネルギ損失を抑制して、高精度な液面検出が可能な車両用液面検出装置を提供できる。
【００１８】
本発明の請求項２に記載の車両用液面検出装置では、第１筒の壁厚および第２筒の壁厚はほぼ等しく形成される構成としている。
【００１９】
これにより、第１筒内における液体中の超音波の伝播速度と、第２筒内における液体中の超音波の伝播速度とを等しくできるので、第１筒、第２筒間遷移時における超音波の伝播エネルギ損失を確実に抑制して液面からの反射波により超音波発振素子が発する検出信号レベルを高め、高精度な液面検出が可能な車両用液面検出装置を提供できる。
【００２０】
本発明の請求項３に記載の車両用液面検出装置では、液体を貯蔵するタンクと、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面を備える反射部材とを備え、超音波発振素子から発射された超音波の液面で反射した反射波を反射面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車両用液面検出装置において、超音波発振素子および反射部材間の超音波伝播経路である断面形状円筒形の第１筒と、反射部材から液面間の超音波伝播経路である断面形状円筒形の第２筒とを備え、第１筒および第２筒は異なる材質から形成され、第１筒の内径および第２筒の内径はほぼ等しく形成され、第1筒の壁厚および第２筒の壁厚は、第１筒内における液体中の音速と第２筒内における液体中の音速が等しくなるように設定される構成としている。
【００２１】
液体中を超音波が伝播する際に、何らかの原因、たとえば超音波が伝播する管路の形状、材質等の変化により超音波の伝播速度が変化すると、超音波エネルギ損失が生じる。このため、車両用液面検出装置においては、液面からの反射波により超音波発振素子が発する検出信号レベルが低下し高精度な液面検出が困難となる場合がある。
【００２２】
この場合、本発明の請求項３に記載の車両用液面検出装置のような構成、すなわち、第１筒および第２筒は異なる材質から形成され、第１筒の内径および第２筒の内径をほぼ等しく形成し、第1筒の壁厚および第２筒の壁厚を、第１筒内における液体中の音速と第２筒内における液体中の音速が等しくなるように設定すれば、第１筒、第２筒間遷移時における超音波の伝播エネルギ損失を確実に抑制して液面からの反射波により超音波発振素子が発する検出信号レベルを高め、高精度な液面検出が可能な車両用液面検出装置を提供できる。
【００２３】
また、第２筒を第１筒とは異なる材質、つまり別部品として形成している。これにより、最大液体貯蔵時における液面高さの異なる複数種類のタンクに対応して複数種類の車両用液面検出装置を製作する場合、超音波発振素子、第１筒および反射部材は共通仕様とし、反射面から液面までの超音波伝播経路である第２筒の長さを複数種類設定するという容易な方法が可能になり、コスト上昇を必要最小限度に抑えて複数種類の車両用液面検出装置を製作することができる。
【００２４】
本発明の請求項４に記載の車両用液面検出装置では、第１筒の内径および第２筒の内径は超音波発振素子の超音波を発射する発振面の直径よりも小さく形成される構成としている。
【００２５】
超音波発振素子の発振面直径よりも大きい直径の第１筒内へ超音波を発射する場合、つまり発振面の外縁から第１筒内壁までの距離が大きい場合、超音波が内壁に到達するまでの間の減衰割合が大きくなるので、液面からの反射波により超音波発振素子が発する検出信号レベルが低くなるという問題が生じる。
【００２６】
そこで、本発明の請求項４に記載の車両用液面検出装置のような構成とすれば、発振面から発射された超音波のエネルギの減衰を抑制して、液面からの反射波により超音波発振素子が発する検出信号レベルを高め、高精度な液面検出が可能な車両用液面検出装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の一実施形態による車両用液面検出装置を、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。
【００２８】
図１は、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置１における、液体としての燃料８を貯蔵するタンクである燃料タンク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。また、図１中における液面８１は、燃料タンク２内に貯蔵される燃料８量が最大時、すなわち満タン時における液面位置を示している。
【００２９】
図２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。
【００３０】
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素子３、第１筒であるガイドパイプ４、ガイドパイプ４と一体的に形成される反射部材である反射板４１、および第２筒であるガイドパイプ５から構成されている。すなわち、図１に示すように、燃料タンク２の底面２１にガイドパイプ４が取り付けられている。
【００３１】
以下に、燃料液面検出装置１の構成について説明する。
【００３２】
超音波発振素子である超音波素子３は、図１に示すように、後述するガイドパイプ４の一端にブラケット６を介して固定されている。すなわち、図１に示すように、超音波を発射する発振面をガイドパイプ４内に対向させて固定されている。
【００３３】
超音波素子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。超音波素子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７を備えており、リード線７は、ブラケット６外へ延出されて燃料タンク２外部へ気密的に引き出されている。すなわち、リード線７を介して超音波素子３にパルス状電圧を印加すると、発振面３１が振動し、それにより発振面３１から燃料８中に超音波が発射される。一方、この超音波が液面で反射した反射波が発振面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素子３は電圧を発生し、それが出力信号としてリード線７を介して外部に出力される。また、超音波素子３の発振面３１は円形に形成されている。
【００３４】
ブラケット６は、樹脂、あるいは金属からなり、超音波素子３を保持固定している。また、ブラケット６は、図１に示すように、ガイドパイプ４の一端側（図１において右側）に、超音波素子３の発振面をガイドパイプ４の他端に向けて、すなわち、超音波素子３が発射する超音波が、ガイドパイプ４の他端側に向けて伝播するようにして固定されている。
【００３５】
ガイドパイプ４は、たとえば、樹脂材料あるい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４を、アルミニウムダイカスト用合金により形成している。ガイドパイプ４の一端側（図１において右側）には、ブラケット６を介して超音波素子３が取り付けられている。また、ガイドパイプ４の他端側（図１において左側）には、反射部材である反射板４１が配置されている。反射板４１はガイドパイプ４と一体的にアルミニウムダイカスト用合金により形成されている。反射板４１には、超音波素子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面４２が設けられている。すなわち、ガイドパイプ４は、超音波素子３および反射板４１間の超音波伝播経路を形成している。ガイドパイプ４は、断面形状円筒形に形成され、図１に示すように、内径寸法ｄ１、肉厚ｔ１となっている。また、ガイドパイプ４の内径寸法ｄ１は、発振面３１の直径Ｄ３より小さく設定されている。
【００３６】
反射面４２は、図１に示すように、超音波素子３から発射され超音波素子３の軸上の伝播経路Ａを進む超音波を、液面８１へ向けて、液面８１への入射角が０°となる方向に、つまり液面８１に直交する方向に反射するように設定されている。すなわち、反射面４２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。これにより、超音波素子３の発振面３１から発射され超音波素子３の軸上の伝播経路Ａを進む超音波は、反射面４２で反射して液面８１に到達し液面８１で反射した後、往路と同じ経路を辿って発振面３１に入射する。
【００３７】
反射板４１には、図１に示すように、反射面４２および液面間の超音波伝播経路である第２筒としてのガイドパイプ５が装着されている。
【００３８】
ガイドパイプ５は、ステンレス鋼製の円管から内径寸法ｄ２、肉厚ｔ２として形成され、図１に示すように、ガイドパイプ４の反射板４１部に、たとえば圧入等により固定されている。ガイドパイプ５の全長寸法Ｌは、図１に示すように、ガイドパイプ５の液面８１側先端が、燃料タンク２内に貯蔵される燃料８量が最大時、すなわち満タン時における液面位置である液面８１よりも、長さΔＬだけ上方に突出するように設定されている。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、ガイドパイプ５の内径寸法ｄ２は、ガイドパイプ４の内径寸法ｄ１と等しく設定されている。
【００３９】
ここで、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、ガイドパイプ４の肉厚寸法ｄ１およびガイドパイプ５の肉厚寸法ｄ２は、ガイドパイプ４内における燃料８中の音速ｃ１とガイドパイプ５内における燃料８中の音速ｃ２とが等しくなるように設定されている。
【００４０】
以下に、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、ガイドパイプ４の肉厚寸法ｄ１およびガイドパイプ５の肉厚寸法ｄ２を設定する際の考え方について説明する。
【００４１】
先ず、液体で満たされた管内における液体中の音速は、以下に示す式により求められる（数式１参照）。
【００４２】
（数１）
ｃ０／ｃ＝（１＋２Ｅ０／ＥＭ＊ａ／ｈ）−１／２
数式１において、ｃ０は管内における液体音速、ｃは液体音速、Ｅ０は液体の体積弾性率、ＥＭは管壁材料の縦弾性係数、ａは管の内半径、ｈは管壁厚さである。
【００４３】
数式１を用いて本発明の一実施形態による燃料液面検出装置１における両ガイドパイプ４、５内の燃料８音速を表してみる。
【００４４】
ガイドパイプ４内における燃料８音速をｃ１、ガイドパイプ４材料の縦弾性係数をＥＭ１、ガイドパイプ５内における燃料８音速をｃ２、ガイドパイプ５材料の縦弾性係数をＥＭ２、燃料８音速をｃＦ、燃料８の体積弾性率をＥＦとすると、ガイドパイプ４内の燃料８音速ｃ１およびガイドパイプ５内の燃料８音速をｃ２は、それぞれ以下に示す式で表される（数式２、３参照）。
【００４５】
（数２）
ｃ１／ｃＦ＝（１＋２ＥＦ／ＥＭ１＊ｄ１／２ｔ１）−１／２
【００４６】
（数３）
ｃ２／ｃＦ＝（１＋２ＥＦ／ＥＭ２＊ｄ２／２ｔ２）−１／２
数式２および数式３において、ｃ１＝ｃ２、ｄ１／２＝ｄ２／２、として、ガイドパイプ４の肉厚寸法ｔ１とガイドパイプ５の肉厚寸法ｔ２との関係を導くと、下記の式のようになる（数式４参照）。
【００４７】
（数４）
ｔ２＝ｔ１＊ＥＭ１／ＥＭ２
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形成されている。したがって、ＥＭ１＝７２ＧＰａ、ＥＭ２＝２０４ＧＰａとすれば、ｔ２＝ｔ１×０．３５３となる。すなわち、ガイドパイプ５の肉厚寸法ｔ２を、ガイドパイプ４の肉厚寸法ｔ１の０．３５倍に設定する、言い換えるとガイドパイプ４の肉厚寸法ｔ１のおよそ１／３に設定すれば、ガイドパイプ４内における燃料８中の音速ｃ１とガイドパイプ５内における燃料８中の音速ｃ２とを等しくすることができる。
【００４８】
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２に基づき説明する。
【００４９】
図２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、超音波素子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。
【００５０】
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、超音波素子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、超音波素子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。
【００５１】
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位置、すなわち燃料タン内の燃料残量を運転者が視認可能に表示する。
【００５２】
次に、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置１の燃料液面検出作動について説明する。
【００５３】
パルス発生回路９１により超音波素子３にパルス状電圧信号が印加されると発振面３１が振動して、パルス状の超音波が燃料８中に発射される。この超音波パルスは、図１中の矢印で示す伝播経路Ａに沿って、ガイドパイプ４内を反射面４２に向かって進行する。超音波パルスは、反射面４２に達すると反射面４２で反射して、図１中の矢印で示す伝播経路Ｂに沿って、ガイドパイプ５内を液面８１に向かって進行する。液面８１に到達した超音波パルスは、液面８１で反射して、再び伝播経路Ｂ、反射面４２、伝播経路Ａを経て超音波素子３に到達し発振面３１を振動させる。これにより超音波素子３は電圧信号を発生し、この電圧信号、つまり反射パルス検出信号は演算回路９２に入力される。
【００５４】
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反射パルスによる電圧信号を検出するまでの時間を算出する。演算回路９２は、この時間に基づいて、液面８１位置、つまり図１中における液面高さＨを算出する。さらに、この液面高さＨと予めデータとして記憶しているタンク形状とから燃料タンク２内の燃料残量を算出する。
【００５５】
駆動回路９３は、演算回路９２が算出した燃料タンク２内の燃料残量を表示部１０に表示させるための信号、たとえば指針軸（図示せず）を燃料タンク２内の燃料残量に対応した角度まで回動させるための駆動信号を表示部１０に対して出力する。これにより、表示部１０は、燃料タンク２内の燃料残量を表示する。
【００５６】
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およびガイドパイプ５を、それぞれ断面形状が円筒形状且つ両者の内径を等しく形成している。
【００５７】
これにより、従来の液面検出装置の断面正方形ガイドパイプにおける四隅部での超音波干渉による超音波の伝播エネルギ減少を防止するとともに、反射面４２前後における超音波伝播経路の断面積変化を抑えることができるので、液面からの反射波により超音波素子３が発する検出信号レベルを高めて、より高精度な液面検出が可能な燃料液面検出装置１を実現できる。
【００５８】
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の肉厚寸法ｔ１およびガイドパイプ５の肉厚寸法ｔ２を、ガイドパイプ４内における燃料８中の音速ｃ１とガイドパイプ５内における燃料８中の音速ｃ２とが等しくなるように設定している。
【００５９】
液体中を超音波が伝播する際に、何らかの原因、たとえば超音波が伝播する管路の形状、材質等の変化により超音波の伝播速度が変化すると、超音波エネルギ損失が生じる。このため、燃料液面検出装置１においては、液面からの反射波により超音波素子３が発する検出信号レベルが低下し高精度な液面検出が困難となる場合がある。
【００６０】
これに対して、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、超音波がガイドパイプ４からガイドパイプ５へ遷移する際、およびガイドパイプ５からガイドパイプ４へ遷移する際に、超音波の伝播速度変化が生じない。したがって、ガイドパイプ５、ガイドパイプ４間遷移時の超音波のエネルギ損失を確実に抑制して、液面からの反射波により超音波発振素子が発する検出信号レベルを高め、高精度な液面検出が可能な燃料液面検出装置１を実現できる。
【００６１】
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およびガイドパイプ５を異なる材質から形成している。すなわち、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するとともに、ガイドパイプ５をガイドパイプ４に圧入固定する構造としている。
【００６２】
これにより、ガイドパイプ５の長さ寸法Ｌを複数種類設定することにより、満タン時液面高さの異なる燃料タンク２に対応する燃料液面検出装置１を容易且つコスト上昇を最小限度に抑えて製作することができる。一般に、自動車の燃料タンク２形状は、搭載される車種毎に設計されるため、千差万別である。すなわち、満タン時の液面８１高さ寸法も多種であり、燃料液面検出装置１を上述のように構成する効果は大きい。
【００６３】
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の内径寸法ｄ１（＝ガイドパイプ５の内径寸法ｄ２）を、発振面３１の直径Ｄ３より小さく設定している。
【００６４】
ガイドパイプ４の直径ｄ１が超音波素子３の発振面３１直径Ｄ３よりも大きい場合、つまり発振面３１の外縁からガイドパイプ４内壁までの距離が大きい場合、超音波がガイドパイプ４内壁に到達するまでの間の超音波エネルギ減衰割合が大きくなる。このため、液面８１からの反射波により超音波素子３が発する検出信号レベルが低くなるという問題が生じる。
【００６５】
そこで、ガイドパイプ４の内径寸法ｄ１（＝ガイドパイプ５の内径寸法ｄ２）を、発振面３１の直径Ｄ３より小さく設定すれば、発振面３１から発射された超音波のエネルギの減衰を抑制して、液面８１からの反射波により超音波素子３が発する検出信号レベルを高め、高精度な液面８１検出が可能な燃料液面検出装置１を実現できる。
【００６６】
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、これらの材質に限る必要は無く、ガイドパイプ４およびガイドパイプ５を形成する材質が異なっていれば、他の材質の組み合わせとしてもよい。
【００６７】
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およびガイドパイプ５を異なる材質から形成しているが、同一材質から形成してもよい。その場合、ガイドパイプ４およびガイドパイプ５が一体的に形成されてもよいし、別部品として形成された後に組み付けられてもよい。
【００６８】
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、反射面４２形状を単純な平面状としているが、これを凹面状、つまり発振面３１および液面８１の両方に向かって凹であるような形状としてもよい。
【００６９】
また、以上説明した実施形態は、本発明の車両用液面検出装置を、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に用いてもよい。さらには、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。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の一実施形態による燃料液面検出装置１の部分断面図である。
【図２】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。
【符号の説明】
【００７１】
１    燃料液面検出装置（車両用液面検出装置）
２    燃料タンク（タンク）
２１    底面（底部）
３    超音波素子（超音波発振素子）
３１    発振面
４    ガイドパイプ（第１筒）
４１    反射板（反射部材）
４２    反射面
５    ガイドパイプ（第２筒）
６    ブラケット
７    リード線
８    燃料（液体）
８１    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
Ａ、Ｂ    伝播経路
ｄ１    
ｄ２    
Ｄ３    
Ｈ    液面高さ
Ｌ    全長
ΔＬ    長さ
ｔ１    肉厚寸法
ｔ２    肉厚寸法
【図１】
2005106548.tif 000003
【図２】
2005106548.tif 000004