(57)【要約】【課題】  容易な手段により、超音波発振素子から発せられる超音波を高効率で液中に伝播可能な車両用液面検出装置を提供する。【解決手段】  超音波センサ３の収納ケース４への固定に接着剤を使用せずに、ばね１４の弾性力により超音波センサ３を収納ケース４の底面４２へ押圧固定し、収納ケース４に、超音波センサ３の発振面３１に開口し且つ底面４２と表面４１とを連通する貫通孔４３を設けている。この貫通孔４３を介して、燃料タンク２内の燃料８が収納ケース４内に導入され、超音波センサ３の発振面３１と収納ケース４の底面４２との間に形成される微小な隙間Ｃ内が毛細管現象により完全に燃料８で充満される。これにより、発振面３１からの超音波は燃料８を介して高効率で収納ケース４へ伝達されるので、コスト増大を抑制しつつ、超音波センサ３から発せられる超音波を高効率で燃料８中に伝播可能な燃料液面検出装置１を実現することができる。【選択図】        図２
2005134160.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を収容保持する収納ケースと、
前記超音波発振素子の発振面が前記収納ケースの内面に密着するように、前記超音波発振素子を前記収納ケースの内面に向けて押圧する固定手段とを備え、
前記超音波発振素子が発する超音波を前記収納ケースの前記内面とは反対側の表面から前記液体中に伝播させ、この超音波の前記液面で反射された反射波を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であって、
前記収納ケースに前記収納ケースの外部空間と前記収納ケース内部とを連通する貫通孔を形成することを特徴とする車両用液面検出装置。
【請求項２】
前記貫通孔は前記収納ケースの前記表面と前記内面とを連通す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】
前記貫通孔は前記発振面に開口することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用液面検出装置。
【請求項４】
前記貫通孔は少なくとも前記タンクの天側および地側に設けら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。
【請求項５】
前記固定手段は、前記収納ケース内に保持される弾性部材であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の車両用液面検出装置。
【請求項６】
前記収納ケースの前記内面に前記発振面側に突き出す少なくとも３個の突起を備え、
前記発振面は前記突起に当接すると前記発振面と前記内面と間に隙間が形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の車両用液面検出装置。
【請求項７】
前記超音波発振素子が発射した超音波を前記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と前記反射壁との間に配置され、その内部空間が前記超音波発振素子と前記反射壁との間の超音波伝播経路を形成する筒体とを備え、
前記反射壁は前記筒体の一端側に設けられ、
前記収納ケースが前記筒体の他端側に固定され、
前記貫通孔は前記内部空間に開口することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の車両用液面検出装置。
【請求項８】
前記貫通孔の前記収納ケース外側開口部とそれと対向する前記筒体の内壁との最小距離が前記貫通孔の直径寸法と同等以上に形成されることを特徴とする請求項７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、超音波発振素子の少なくとも送受信部を液体中に配置し、この超音波発振素子に対応して超音波発振素子から発せられた超音波を液面に向けて反射する反射体を備えた筒体を液体中に設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では、超音波発振素子は、タンク周壁の底部に形成された取り付け孔に送受信部をタンク内に位置させて液密的に嵌装されている。
【０００８】
この従来の液面検出装置では、超音波発振素子の一部はタンク外面の下部に突き出しているので、車両走行中に石等の異物により損傷を受ける可能性がある。
【０００９】
そこで、この問題の対策として、超音波発振素子をタンク内の底部に収容・固定することが考えられる。超音波発振素子単体ではタンク内への固定が困難であるので、超音波発振素子を収納ケースに取り付け、この収納ケースをタンク内の底部へ固定し、超音波発振素子の振動を収納ケースの壁面を介して液中に伝播させることが考えられる。
【００１０】
この場合、超音波発振素子の収納ケースへの組み付け作業性向上のために、超音波発振素子の発振面を収納ケースの壁面に密着させるようにして超音波発振素子を収納ケースに固定するが、具体的な固定方法としては接着等が考えられる。
【００１１】
上述の対策案の構成においては、超音波が液体中へ伝播される経路は、超音波発振素子の発振面、接着剤、収納ケース壁、液体の順になっている。
【００１２】
ところで、空気中における超音波の伝播エネルギは固体である接着剤中における超音波の伝播エネルギに比べて小さいという特性がある。したがって、超音波発振素子の発振面と収納ケース壁面との間に充填される接着剤層に空気が混入すると、超音波発振素子から収納ケース壁面へ伝達される超音波エネルギが低下し、高精度の液面検出が困難になる可能性がある。
【００１３】
超音波発振素子を収納ケース壁面に接着固定する場合、超音波発振素子と収納ケース壁面間の接着剤層に空気が混入しないようにするためには、接着作業時に、接着剤の粘度、温度、塗布方法を最適に管理し、さらに、接着後接着剤が硬化するまでの間の保持姿勢を指摘に管理する必要があり、多大な工数を要しコスト増大を招いてしまうという問題がある。
【００１４】
本発明は上記のような点に鑑みなされたものであり、液体内に配置される超音波発振素子の収納ケースへの取り付け方法に工夫を凝らして、容易な手段により、超音波発振素子から発せられる超音波を高効率で液中に伝播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】
【００１５】
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。
【００１６】
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、超音波発振素子を収容保持する収納ケースと、超音波発振素子の発振面が収納ケースの内面に密着するように、超音波発振素子を収納ケースの内面に向けて押圧する固定手段とを備え、超音波発振素子が発する超音波を収納ケースの内面とは反対側の表面から液体中に伝播させ、この超音波の液面で反射された反射波を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であって、収納ケースに収納ケースの外部空間と収納ケース内部とを連通する貫通孔を形成する構成としている。
【００１７】
超音波発振素子が収容保持された収納ケースはタンク内の底部に取り付けられるので、収納ケースは常時液体中に浸漬された状態となる。
【００１８】
また、超音波発振素子は、その発振面が収納ケースの内面に密着するように固定手段により押圧されている。発振面および収納ケースの内面は、マクロ的には平面に形成されているが、ミクロ的にはそれぞれ微細な凹凸面となっているので、両者の密着部には微小な隙間が形成されている。収納ケースに設けられた貫通孔を介してタンク内の液体が両者の密着部に導入されると、両者間の微小隙間に液体が毛細管現象により浸入し、微小隙間は液体で満たされる。
【００１９】
これにより、超音波が液体中へ伝播される経路は、超音波発振素子の発振面、液体、収納ケース壁、液体の順となり、超音波発振素子を接着剤を介して収納ケースに固定する場合のように発振面および収納ケースの内面の間に部分的に空気が混入し、そのために超音波発振素子から収納ケース壁面へ伝達される超音波エネルギが低下することを確実に防止できる。したがって、収納ケースの超音波センサ密着壁に貫通孔を設けるという容易な手段により、超音波発振素子から発せられる超音波を高効率で液中に伝播可能な車両用液面検出装置を実現することができる。
【００２０】
本発明の請求項２に記載の車両用液面検出装置では、貫通孔は収納ケースの表面と内面とを連通する構成としている。
【００２１】
この場合、貫通孔は収納ケース内において超音波発振素子の発振面近傍に開口するので、発振面と収納ケースの内面との間の微小な隙間にタンク内の液体を確実に毛細管現象により浸入させることができる。
【００２２】
本発明の請求項３に記載の車両用液面検出装置では、貫通孔は発振面に開口する構成としている。
【００２３】
これにより、タンク内の液体を貫通孔を介して発振面と収納ケースの内面との間の微小隙間に確実に導入することができる。
【００２４】
本発明の請求項４に記載の車両用液面検出装置では、貫通孔は少なくともタンクの天側および地側に設けられる構成としている。
【００２５】
これにより、空のタンク内に液体が注入された時に、収納ケース内において、発振面と収納ケースの内面との密着部の回りの空間を液体で確実に満たすことができるので、発振面と収納ケースの内面との間の微小隙間に確実に液体を充満させることができる。
【００２６】
本発明の請求項５に記載の車両用液面検出装置では、固定手段は、収納ケース内に保持される弾性部材である構成としている。
【００２７】
これにより、容易な構成により、超音波発振素子の発振面を収納ケースの内面に密着させて押圧することができる。
【００２８】
また、弾性部材の場合、材質、形状等を適宜設定することにより、超音波発振素子の発振面を収納ケース内面に密着させる押圧力を容易に変更することができる。したがって、必要に応じて押圧力を容易に変更することができる。
【００２９】
本発明の請求項６に記載の車両用液面検出装置では、収納ケースの内面に発振面側に突き出す少なくとも３個の突起を備え、発振面は突起に当接すると発振面と内面と間に隙間が形成される構成としている。
【００３０】
これにより、超音波発振素子が収納ケースに組み付けられると、すなわち超音波発振素子の発振面が収納ケース内面に押圧密着されると、発振面と内面との間には突起の突き出し長さ相当の隙間が形成される。したがって、発振面と内面との間に形成される隙間の大きさを正確に設定することができる。
【００３１】
本発明の請求項７に記載の車両用液面検出装置では、超音波発振素子が発射した超音波を液体の液面に向けて反射する反射壁と、超音波発振素子と反射壁との間に配置され、その内部空間が超音波発振素子と反射壁との間の超音波伝播経路を形成する筒体とを備え、反射壁は筒体の一端側に設けられ、収納ケースが筒体の他端側に固定され、貫通孔は内部空間に開口する構成としている。
【００３２】
上述の構成においては、超音波発振素子は、超音波を直接液面に向かって発射するように配置されるのではなく、超音波をタンク内の反射壁に向けて発射するように配置し、且つ反射壁で液面に向けて反射させている。
【００３３】
これにより、タンク形状が複雑な場合、たとえば、タンクの最底部から最高液面、すなわちタンク内における液体貯蔵量が最大である時の液面まて垂直に見通せないような場合でも、反射壁の位置を適宜選定することにより、タンク内の液面レベルを最高液面から最低液面まで確実に検出することができる。
【００３４】
また、超音波発振素子の収納ケースと反射壁とが筒体を介して一体的に構成されるので、超音波発振素子と反射壁との位置関係を正確に維持して、高精度の液面検出が可能な車両用液面検出装置を実現することができる。
【００３５】
本発明の請求項８に記載の車両用液面検出装置では、貫通孔の収納ケース外側開口部とそれと対向する筒体の内壁との最小距離が貫通孔の直径寸法と同等以上に形成される構成としている。
【００３６】
筒体に超音波発振素子を収容保持する収納ケースが組み付けられた状態において、貫通孔の収納ケース外側開口部とそれと対向する筒体の内壁との間の隙間長さが小さい場合、貫通孔の収納ケース外側開口部とそれと対向する筒体の内壁との間の隙間には毛細管現象により液体が導入されるものの、収納ケースの外表面およびそれと対向する筒体内壁間の液体の表面張力作用によって、この隙間に開口している貫通孔には液体が浸入しない可能性がある。すなわち、発振面と内面と間の隙間に液体が充満されずに空気層が残る可能性がある。そうすると、超音波発振素子から収納ケースへは空気層を介して超音波が伝達されるため、言い換えると超音波発振素子から収納ケース壁面へ伝達される超音波エネルギが低下するため、高精度な液面検出が困難となる。
【００３７】
そこで、本発明の請求項８に記載の車両用液面検出装置のように、貫通孔の収納ケース外側開口部とそれと対向する筒体の内壁との最小距離を貫通孔の直径寸法と同等以上に形成すれば、筒体内の液体を、収納ケース内壁の表面と筒体のそれと対向する部分との隙間を介して貫通孔内に導入することができる。すなわち、筒体内の液体を収納ケース内部へ導入することができる。したがって、発振面と内面と間の隙間に液体を充満させて、超音波発振素子から収納ケース壁面へ高効率で超音波エネルギ伝達させて、超音波発振素子から発せられる超音波を高効率で液中に伝播可能な車両用液面検出装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
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。
【００３９】
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中における二点鎖線は、燃料タンク２内の燃料貯蔵量が最大時、つまり満タン時の液面８２である。
【００４０】
図２は、図１中のＩＩ部拡大断面図である。
【００４１】
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。
【００４２】
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、収納ケース４に収容固定される超音波発振素子である超音波センサ３、筒体であるガイドパイプ５、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面５２、およびガイドパイプ６から構成されている。そして、ガイドパイプ５は、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。
【００４３】
以下に、燃料液面検出装置１の構成について説明する。
【００４４】
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、収納ケース４内に収容固定され、この収納ケースを介して後述するガイドパイプ５の一端に固定されている。すなわち、図１に示すように、超音波を発射する発振面３１をガイドパイプ５の内部空間であるガイド部５１に対向させて、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５内を他端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７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の振動が収納ケース４の底面４２へ伝わり、さらに収納ケース４の外側の表面４１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あるいは反射面５２で反射し、それらの反射波が収納ケース４の表面４１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７を介して外部に出力される。
【００４５】
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７を備えており、リード線７は、収納ケース４外へ延出されて燃料タンク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。
【００４６】
収納ケース４は、樹脂、あるいは金属から略有底円筒状に形成されている。収納ケース４内において、超音波センサ３は、図１に示すように、その発振面３１を収納ケース４の内面である底面４２に密着させて配置されている。また、収納ケース４の底面４２と反対側の開口端側（図１の右側）には、図１に示すように、プラグ１３が装着されている。
【００４７】
プラグ１３は、たとえば樹脂材料等から形成され、その突起部１３ａが収納ケース４の係止部４５に係止して収納ケース４に固定されている。超音波センサ３とプラグ１３との間には、図１に示すように、固定手段であり弾性部材であるばね１４が配置されている。
【００４８】
ばね１４としては、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、コイルばねが用いられている。ばね１４は、収納ケース４内へ組み付けられた状態においては圧縮状態となっており、その弾性力は、図２中の矢印で示す方向に作用している。この弾性力により、超音波センサ３は収納ケース４の底面４２に押圧密着している。
【００４９】
また、プラグ１３には、図２に示すように、貫通孔１３ｂおよび１３ｃが設けられている。貫通孔１３ｃを介して超音波センサ３のリード線７が収納ケース４外へ引き出されている。一方、貫通孔１３ｂは、収納ケース４内に溜まった空気排出用である。
【００５０】
また、収納ケース４には、図２に示すように、底面４２と表面４１とを連通する貫通孔４３が設けられている。本発明の一実施形態による燃料液面検出装置１においては、貫通孔４３は、図１に示すように、燃料液面検出装置１が燃料タンク２に装着された状態における燃料タンク２の天側と地側にそれぞれ設けられている。さらに、貫通孔４３は、図２に示すように、超音波センサ３の発振面３１に部分的に開口している。また、収納ケース４がガイドパイプ５に固定された状態において、貫通孔４３の収納ケース４外側開口部と対向するガイドパイプ５の内壁である表面５３と貫通孔４３の収納ケース４外側開口部である収納ケース４の表面４１との最小距離、すなわち図２中の長さＦは、貫通孔４３の直径寸法ｄよりも大きく設定されている。
【００５１】
また、収納ケース４は、その突起部４４がガイドパイプ５の係止部５５に係止してガイドパイプ５に固定されている。
【００５２】
筒体であるガイドパイプ５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５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５の一端側（図１において右側）には、収納ケース４を介して超音波センサ３が取り付けられている。
【００５３】
また、ガイドパイプ５の他端側（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面５２が、ガイドパイプ５と一体成型により設けられている。反射面５２は、図１に示すように、超音波センサ３から発射され超音波センサ３の軸上の伝播経路Ａを進む超音波を、液面８１へ向かい且つ液面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５２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、超音波センサ３の発振面３１から発射され超音波センサ３の軸上の伝播経路Ａを進む超音波は、反射面５２で反射して図１に示す伝播経路Ｂを辿り液面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。
【００５４】
また、ガイドパイプ５には、図１に示すように、反射面５２および液面８１間の超音波伝播経路としてのガイドパイプ６が装着されている。ガイドパイプ６は、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置１では、ステンレス鋼製の円管から形成され、図１に示すように、ガイドパイプ５に設けられた固定孔５４に、たとえば圧入あるいは接着等により固定されている。また、ガイドパイプ６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、長さＫだけ上方に突き出すように設定されている。
【００５５】
これにより、超音波センサ３から発せられた超音波が、反射面５２で反射し液面８１に向かう途中、あるいは液面８１で反射して反射面５２へ向かう途中において燃料タンク２内に拡散してしまい超音波センサ３による受信レベルが低下することを防止できる。さらに、自動車の走行中において液面８１が揺動した場合、ガイドパイプ６内の液面８１変動は小さくなる。したがって、表示部７による燃料タンク２内の液面８１高さＨあるいは燃料８残量の指示値の変動を小さくすることができる。
【００５６】
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、収納ケース４の構成の作用、効果について説明する。
【００５７】
従来の車両用液面検出装置においては、超音波センサ３を収納ケース４の底面４２に接着固定している。すなわち、超音波センサ３と収納ケース４の底面４２の間には接着剤層が存在している。
【００５８】
従来の車両用液面検出装置において超音波発振素子を収納ケース壁面に接着固定する場合、超音波発振素子と収納ケース壁面間の接着剤層に空気が混入しないようにするためには、接着作業時に、接着剤の粘度、温度、塗布方法を最適に管理し、さらに、接着後接着剤が硬化するまでの間の保持姿勢を指摘に管理する必要があり、多大な工数を要しコスト増大を招く可能性がある。
【００５９】
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、図２に示すように、超音波センサ３の収納ケース４への固定に接着剤を使用せずに、ばね１４の弾性力により超音波センサ３を収納ケース４の底面４２へ押圧固定している。
【００６０】
ところで、超音波センサ３の発振面３１および収納ケース４の底面４２は、ミクロ的には、完全な平面ではなくて、図２に示すように、微小な凹凸面となっている。したがって、発振面３１と底面４２は完全に密着しているのではなく、両者の間には、図２に示すように、微小な隙間Ｃが形成されている。
【００６１】
燃料タンク２内に燃料液面検出装置１が装着された直後は、発振面３１と底面４２の間の隙間には空気が入っている。
【００６２】
燃料タンク２に燃料８が注入されると、収納ケース４、ガイドパイプ５等は、燃料中に浸漬される。このとき、ガイドパイプ５のガイド部５１内に燃料８が充満すると、燃料８は、収納ケース４の貫通孔４３を介して収納ケース４内に導入され、発振面３１と底面４２の密着部へ到達する。すると、燃料８、毛細管現象により発振面３１と底面４２の間の隙間Ｃ内に浸入し、隙間Ｃは、完全に燃料８で充満される。
【００６３】
すなわち、発振面３１と底面４２の密着部において、両者が固体接触している部分以外は燃料８が介在し、超音波センサ３の振動は、空気を介さず燃料８を介して収納ケース４へ伝達される。
【００６４】
これにより、超音波センサ３の振動エネルギを高効率で収納ケース４へ伝達することができるので、コスト増大を抑制しつつ、超音波センサ３から発せられる超音波を高効率で燃料８中に伝播可能な燃料液面検出装置１を実現することができる。
【００６５】
また、収納ケース４の貫通孔４３は、燃料タンク２の天側と地側、言い換えると自動車における天側と地側にそれぞれ設けられている。
【００６６】
これにより、燃料タンク２に燃料８を注入する際に、収納ケース４内に滞留した空気を効果的に貫通孔４３から収納ケース外へ排出して、発振面３１と底面４２の間の隙間Ｃ内を完全に燃料８で充満することができる。
【００６７】
また、収納ケース４がガイドパイプ５に固定された状態において、貫通孔４３の収納ケース４外側開口部と対向するガイドパイプ５の内壁である表面５３と貫通孔４３の収納ケース４外側開口部である収納ケース４の表面４１との最小距離、すなわち図２中の長さＦは、貫通孔４３の直径寸法ｄよりも大きく設定されている。
【００６８】
ここで、表面５３と貫通孔４３の収納ケース４外側開口部である収納ケース４の表面４１との最小距離である長さＦが小さい場合、すなわち長さＦが貫通孔４３の直径寸法ｄよりも小さい場合には、発振面３１と底面４２の間の隙間Ｃ内に燃料８が充満されていない時に燃料タンク２に燃料８が注入ると、表面５３と表面４１の間には、毛細管現象で燃料８が浸入するが、この部分の燃料８は、その表面張力に引っ張られて貫通孔４３内へは浸入しない。すなわち、収納ケース４内へは浸入せず、そのため、発振面３１と底面４２の間の隙間Ｃ内に燃料８が充満されないことになる。
【００６９】
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では、表面５３と表面４１との最小距離である長さＦを貫通孔４３の直径寸法ｄよりも大きく設定しているので、表面５３と表面４１の間に浸入した燃料８は、容易に貫通孔４３内へ流入し、発振面３１と底面４２の間の隙間Ｃ内に燃料８を充満させることができる。
【００７０】
なお、自動車の作動時間の経過に連れて燃料８が消費され、燃料タンク２内がほぼ空になった場合、燃料タンク２形状に依っては、ガイドパイプ５のガイド部５１内に依然として燃料８が充満している場合と、あるいはガイドパイプ５のガイド部５１内に空気が入る場合とがある。ガイドパイプ５のガイド部５１内に空気が入る場合、超音波センサ３の発振面３１と収納ケース４の底面４２間との隙間Ｃ内の燃料８は、表面張力の作用により依然として隙間Ｃ内に保持される。また、振動等により、隙間Ｃの一部に空気が入ったとしても、燃料タンク２に給油されて収納ケース４、ガイドパイプ５等が、燃料中に浸漬されると、隙間Ｃは、再び燃料８で完全に充満される。
【００７１】
したがって、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置１では、常に、超音波センサ３の発振面３１と収納ケース４の底面４２間との隙間Ｃ内に燃料８を充満させて、超音波センサ３の振動エネルギを高効率で収納ケース４へ伝達することができる。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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の振動が収納ケース４の底面４２へ伝わり、さらに収納ケース４の外側の表面４１から超音波が燃料８中に発射される。この超音波は、ガイドパイプ５内を図１中に示す伝播経路Ａを辿って進行して反射面５２に入射する。そこで反射されて伝播経路Ｂを辿って液面８１に達し、そこで反射され、再び伝播経路Ｂおよび伝播経路Ａを辿って超音波センサ３の発振面３１に入射する。
【００７８】
超音波センサ３は、液面８１からの反射パルスを受信と電圧信号を発生し、この電圧信号は演算回路９２に入力される。
【００７９】
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反射パルスを検出するまでの時間を算出し、それに基づいて、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。
【００８０】
駆動回路９３は、表示部７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。
【００８１】
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、超音波センサ３の収納ケース４への固定に接着剤を使用せずに、ばね１４の弾性力により超音波センサ３を収納ケース４の底面４２へ押圧固定している。さらに、収納ケース４に、その底面４２と表面４１とを連通する貫通孔４３を設け、且つこの貫通孔４３を超音波センサ３の発振面３１に開口させている。
【００８２】
これにより、燃料タンク２内の燃料８が貫通孔４３を介して収納ケース4内に導入され、さらに、超音波センサ３の発振面３１と収納ケース４の底面４２との間に形成される微小な隙間Ｃ内に毛細管現象により完全に浸入する。つまり、発振面３１と底面４２との間の隙間Ｃ内が燃料８で充満されるので、超音波センサ３の振動エネルギを高効率で収納ケース４へ伝達することができる。したがって、コスト増大を抑制しつつ、超音波センサ３から発せられる超音波を高効率で燃料８中に伝播可能な燃料液面検出装置１を実現することができる。
【００８３】
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、収納ケース４の貫通孔４３は、燃料タンク２の天側と地側、言い換えると自動車における天側と地側にそれぞれ設けられている。
【００８４】
これにより、燃料タンク２に燃料８を注入する際に、収納ケース４内に滞留した空気を効果的に貫通孔４３から収納ケース外へ排出して、発振面３１と底面４２の間の隙間Ｃ内を完全に燃料８で充満することができる。
【００８５】
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、超音波センサ３が発射した超音波を液面８１に向けて反射する反射面５２と、超音波センサ３と反射面５２との間に配置され、その内部空間であるガイド部５１が超音波センサ３と反射面５２との間の超音波伝播経路を形成するガイドパイプ５を設け、反射面５２をガイドパイプ５の一端側にガイドパイプ５と一体として設けるとともに、収納ケース４をガイドパイプ５の他端側に固定し、貫通孔４３はガイド部５１に開口する構成としている。
【００８６】
これにより、燃料タンク２形状が複雑な場合、たとえば、燃料タンク２の最底部から最高液面８２、すなわち燃料タンク２内における液体貯蔵量が最大である時の液面８２まて垂直に見通せないような場合でも、反射面５２の位置を適宜選定することにより、燃料タンク２内の液面８１を最高液面８２から最低液面まで確実に検出することができる。
【００８７】
また、超音波センサ３が固定される収納ケース４と反射面５２とがガイドパイプ５を介して一体的に構成されるので、超音波センサ３と反射面５２との位置関係を正確に維持して、高精度の液面８１検出が可能な燃料液面検出装置１を実現することができる。
【００８８】
また、収納ケース４がガイドパイプ５に固定された状態において、貫通孔４３の収納ケース４外側開口部と対向するガイドパイプ５の内壁である表面５３と貫通孔４３の収納ケース４外側開口部である収納ケース４の表面４１との最小距離、すなわち図２中の長さＦは、貫通孔４３の直径寸法ｄよりも大きく設定されている。
【００８９】
これにより、表面５３と表面４１の間に浸入した燃料８は、容易に貫通孔４３内へ流入し、発振面３１と底面４２の間の隙間Ｃ内に燃料８を充満させることができる。
【００９０】
図４には、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置１の変形例の部分断面図を示す。
【００９１】
この変形例では、収納ケース４の形状を変更している。すなわち、図４に示すように、収納ケース４の底面４２に超音波センサ３の発振面３１に向かって突出する突起４６を３個設けている。これら３個の突起は、発振面３１と同心上の円周上に等角度間隔、すなわち１２０度間隔で配置されている。
【００９２】
超音波センサ３が収納ケース４に組み付けられると、発振面３１は、３個の突起４６に当接し、超音波センサ３の発振面３１と収納ケース４の底面４２との間には、図４に示すように、突起４６の高さＬとほぼ等しい長さ隙間が形成される。
【００９３】
ここで、突起４６の高さＬは、発振面３１と底面４２との間に毛細管現象により確実に燃料８を充満させることができる寸法に設定されている。
【００９４】
これにより、発振面３１と底面４２との間に確実に燃料８を充満させて、超音波センサ３の振動エネルギを高効率で収納ケース４へ伝達することができる。
【００９５】
図５には、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置１における他の変形例の部分断面図を示す。
【００９６】
他の変形例では、収納ケース４に設けられる貫通孔４３の位置を変更している。すなわち、図５に示すように、略有底円筒状に形成される収納ケース４の円筒壁に貫通孔４３を設けるとともに、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置１の場合と同様に、燃料タンク２の天側と地側、言い換えると自動車における天側と地側にそれぞれ設けている。この場合、貫通孔４３の収納ケース４外側開口部である収納ケース４の外周面とガイドパイプ５との最小距離長さＦを貫通孔４３の直径寸法ｄよりも大きく設定しているので、収納ケース４の外周面とガイドパイプ５に浸入した燃料８は、容易に貫通孔４３内へ流入し、発振面３１と底面４２の間の隙間Ｃ内に燃料８を充満させることができる。
【００９７】
この構成によっても、発振面３１と底面４２との間に確実に燃料８を充満させて、超音波センサ３の振動エネルギを高効率で収納ケース４へ伝達することができる。
【００９８】
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、その変形例および他の変形例においては、ガイドパイプ５をアルミニウムダイカスト用合金から、ガイドパイプ６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、他の材質から形成してもよい。
【００９９】
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、その変形例および他の変形例においては、ガイドパイプ５およびガイドパイプ６別部品として形成し、両者を組み付けているが、ガイドパイプ５およびガイドパイプ６を一体的に１個の部品として形成してもよい。
【０１００】
また、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置１、その変形例および他の変形例においてガイドパイプ６を省略してもよい。
【０１０１】
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、その変形例および他の変形例においては、反射面５２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。
【０１０２】
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】
【０１０３】
【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】図１中のＩＩ部拡大断面図である。
【図３】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。
【図４】本発明の一実施形態による燃料液面検出装置１の変形例における部分断面図である。
【図５】本発明の一実施形態による燃料液面検出装置１における他の変形例の部分断面図である。
【符号の説明】
【０１０４】
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    ケース
４１    表面
４２    内面
４３    貫通孔
４４    突起部
４５    係止部
４６    突起
５    ガイドパイプ（筒体）
５１    ガイド部（内部空間）
５２    反射面（反射壁）
５３    表面（内壁）
５４    固定孔
５５    係止部
６    ガイドパイプ（円筒）
７    リード線
８    燃料（液体）
８１    液面
８２    最高液面
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
１３ａ    突起部
１３ｂ    貫通孔
１３ｃ    貫通孔
１４    ばね（固定手段、弾性部材）
Ａ、Ｂ    伝播経路
Ｃ    隙間
ｄ    直径
Ｆ    長さ
Ｈ    液面高さ
Ｈｍａｘ    最大液面高さ
Ｋ    長さ
Ｌ    高さ
【図１】
2005134160.tif 000003
【図２】
2005134160.tif 000004
【図３】
2005134160.tif 000005
【図４】
2005134160.tif 000006
【図５】
2005134160.tif 000007