(57)【要約】  本発明は、ガス組成とタンク内の液位の温度補償音響測定を提供する装置を提供する。装置は、送信器と、受信器と、処理回路と、送信器から液面に音響信号を導き、音響信号の反射を受信器に戻すように導く導波路と、を備える。導波路は、送信器に接続された第１の端部と、液体の中へ延びるように構成された第２の端部と、タンク内の液体から生じるガスを導波路に導入する少なくとも１つの入口と、導波路からタンクにガスを排出する出口と、を備える。出口は、少なくとも１つの入口のうちの少なくとも一方よりも第１の端部に近接して配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス組成とタンク（１）内の液体（２）の液位の温度補償音響測定を提供する装置であって、
音響信号を送信するように構成された送信器（１０ａ）と、
前記音響信号の反射を受信するように構成された受信器（１０ｂ）と、
前記送信器及び前記受信器に接続され、送信された音響信号、及び受信された音響信号の反射に基づいて、前記液体の液位を決定するように構成された処理回路（２０）と、
前記送信器から液面（３）に前記音響信号を導き、前記音響信号の反射を前記受信器に戻すように導く導波路（３０）と、を備え、前記導波路は、
前記送信器に接続された第１の端部（３１）と、
前記液体の中へ延びるように構成された第２の端部（３２）と、
前記タンク内の前記液体から生じるガスを前記導波路に導入する少なくとも１つの入口（３５ａ、３５ｂ）と、
前記導波路から前記タンクにガスを排出する出口（３６）と、を備える装置において、
前記出口が、少なくとも１つの入口のうちの少なくとも一方よりも前記第１の端部に近接して配置されることを特徴とする前記装置。
【請求項２】
前記送信器（１０ａ）及び前記受信器（１０ｂ）が、単一の音響変換器（１０）に一体化される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記受信器（１０ｂ）が、動作時において、前記液位よりも上方に、前記第１の端部（３１）と前記第２の端部（３２）との間に位置し、音響信号を検出することができ、これによって、前記第１の端部と前記受信器との間に延びる基準部分（３４）の基準音速を前記処理回路（２０）に決定させることが可能な、基準検出を提供することができ、前記出口（３６）及び前記少なくとも１つの入口（３５ａ、３５ｂ）のうちの少なくとも一方が、前記基準部分に配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
基準要素（３３）を更に備え、前記基準要素が、動作時において、前記液位よりも上方に、前記第１の端部（３１）と前記第２の端部（３２）との間に位置し、音響信号を反射することができ、これによって、前記第１の端部と前記基準要素との間に延びる基準部分（３４）の基準音速を前記処理回路（２０）に決定させることが可能な、基準反射を提供することができ、前記出口（３６）及び前記少なくとも１つの入口（３５ａ、３５ｂ）のうちの少なくとも一方が、前記基準部分に配置される、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項５】
前記基準部分（３４）が、動作時に、前記液面に面するようにされた底面（３７）と、動作時に、前記液面から離れて面するようにされた上面（３８）と、を更に備え、前記少なくとも１つの入口（３５ａ、３５ｂ）が前記底面に配置され、前記出口（３６）が前記上面に配置される、請求項３又は４に記載の装置。
【請求項６】
前記基準部分（３４）が、動作時に水平な面に配置される、請求項３〜５のうちのいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
少なくとも一時的に液体を保持する保持室（４０）を更に備え、前記保持室は、動作時に、前記保持室と前記導波路（３０）との間に前記少なくとも１つの入口（３５ａ、３５ｂ）のうちの一方が流体連通を形成するように配置される、請求項１〜６のうちのいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記流体連通が、毛細管引力によって形成される、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記保持室に、前記タンク内の前記液体から生じる液体を集めるとともに、前記液体から生じるガスを排出するように構成された吸収要素（５０）が配置される、請求項７又は８に記載の装置。
【請求項１０】
前記吸収要素が、前記タンク内の前記液体の中へ延びるともに、毛細管引力によって前記液体を集めるように構成される部分を有する、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記吸収要素が、液体を含む開放容器内に延びるように構成され、前記開放容器が前記タンクの内部に配置され、その断面積が、前記タンクの断面積よりも小さい、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
第１の開口（６１）及び第２の開口（６２）を備えた閉鎖チャネル（６０）であって、両端部に前記第１の開口及び前記第２の開口が配置され、前記第１の開口と前記第２の開口との間にガスを導くように構成された前記閉鎖チャネルと、
前記第１の開口と前記第２の開口との間に配置され、動作時に、前記タンク内の前記液体から生じるガスを含む予備室（６５）と、を更に備え、
前記第１の開口は、動作時に前記閉鎖チャネルが前記予備室と前記導波路との間に流体連通を形成するように、前記出口（３６）に接続される、請求項１〜１１のうちのいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
前記第２の開口（６２）、前記保持室（４０）への前記吸収要素（５０）の開口（５１）、及び前記導波路（３０）の前記第２の端部（３２）が、動作時に、前記液面（３）よりも下方に配置されるように構成される、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記閉鎖チャネル（６０）が、前記第１の開口（６１）と前記第２の開口（６２）との間に配置された中間室（６４）を更に備え、前記中間室の断面積が、前記第１の開口の断面積及び前記第２の開口の断面積のそれぞれよりも大きい、請求項１２又は１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記吸収要素が、前記導波路の突出部（３０ｂ）を少なくとも部分的に囲むように配置される、請求項９〜１４のうちのいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンク内の液位を補償測定する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タンク内の液位を補償測定する装置の例が、ある特許文献に開示されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１の装置は、音響信号を送受信する変換器と、変換器に接続され液体の中へ延びる導波路と、を備えている。液位は、音速と、音響信号が変換器から液面（ここで音波が反射する。）まで進行し、液面から変換器まで戻ってくる伝搬時間に基づいて、基本的に決定される。音速は、随時変化し得るガス組成及び温度によって異なるので、測定時点の音速は液位を決定するのに用いられ、そして、測定時点の音速は、導波路の基準システムによって決定される。さらに、基準システムのガス組成及び温度は、液体よりも上方にある導波路の他の部分のガス組成及び温度とは異なる場合があるので、例えば液位が低いと、タンクと関連付けられた燃料ポンプが用いられ、タンクから生じる流体（すなわち、燃料）の流れが、使用時に液体よりも上方に位置する導波路の一部に供給される。燃料の流れは、液体よりも上方にある導波路全体にわたって、温度及びガス組成を均一にし、その結果、音速を均一にし、これによって、液位をより正確に測定することができる。
【０００３】
しかしながら、特許文献１の装置は、流体の流れを供給する燃料ポンプに依存し、測定装置の設置時に燃料ポンプ及びこれと関連付けられたタンクの広範でかつ費用のかかる変更を必要とする場合がある。
【０００４】
広範でなく費用をかけずにタンク内の液位を補償測定する装置の例は、別の特許文献に開示されている（例えば、特許文献２参照。）。特許文献１の装置と比較して、特許文献２の装置は、例えば、収集手段であって、液体捕捉面又は開口を有し、液体の自由に移動している部分を集める収集手段と、誘導手段であって、導波路への開口を有し、収集手段によって集められた液体から生じる流体を、動作時に液位よりも上方に位置する導波路の一部分内へ、又はこの一部分に沿って誘導する誘導手段と、を備えている。液体捕捉面又は開口は、誘導手段の開口よりも大きい。
【０００５】
公知の装置は、音速の最適でない均一化効果(non-optimal levelling out effect)をもたらすガス組成及び／又は温度の変化に徐々に適応できることが理解されている。音速の均一化効果の遅延は、装置による音響測定に望ましくない不正確さを意味する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開公報第２００５／０３８４１５号
【特許文献２】国際公開公報第２００９／０２０４２４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、タンク内の液位を補償音響測定し、より正確に音響測定をすることができる装置を提供する技術の必要性が依然として存在する。
【０００８】
本発明は、先行技術の課題を少なくとも部分的に克服し、改善された、具体的には、より正確に音響測定をすることができる液位測定装置を提供することを目的とする。
【０００９】
次の説明から明らかになる、これらの目的及び他の目的は、添付の特許請求の範囲に係る測定装置によって達成される。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様によれば、ガス組成、及びタンク内の液位の温度補償音響測定を提供する装置が提供される。装置は、音響信号を送信するように構成された送信器と、音響信号の反射を受信するように構成された受信器と、処理回路であって、送信器及び受信器に接続され、送信された音響信号、及び受信された音響信号の反射に基づいて、液位を決定するように構成された処理回路と、導波路であって、送信器から液面に音響信号を導き、音響信号の反射を受信器に戻すように導く導波路と、を備える。導波路は、送信器に接続された第１の端部と、液体の中へ延びるように構成された第２の端部と、タンク内の液体から生じるガスを導波路に導入する少なくとも１つの入口と、導波路からタンクにガスを排出する出口と、を備える。出口は、少なくとも１つの入口のうちの少なくとも一方よりも第１の端部に近接して配置される。
【００１１】
少なくとも１つの入口のうちの少なくとも一方に対する出口のこの配置によって、導波路全体にわたるガス組成及び温度の迅速かつ効果的な均一化が可能になる。効果的な均一化は、少なくとも部分的に、装置をガス組成又は温度のうちのいずれかの変化に迅速に適応できる配置によるものである。
【００１２】
音速は、温度及びガス組成の変化に応じて急激に変動し、このため、ガス組成及び／又は温度を容易かつ迅速に均一にすることができることによって、そして、液位よりも上方にある導波路全体にわたる音速によって、本発明に係る装置は、タンク内の液位のより正確な音響測定を提供することができる。
【００１３】
本発明に係る装置は、ガス組成、及びタンク内の液位の温度補償音響測定の精度の向上に関して、驚くほど良好な結果を示している。
【００１４】
一実施形態において、送信器及び受信器は、単一の音響変換器に一体化される。
【００１５】
一実施形態において、受信器は、動作時において、液位よりも上方に、第１の端部と第２の端部との間に位置し、音響信号を検出することができ、これによって、第１の端部と受信器との間に延びる基準部分の基準音速を処理回路に決定させることが可能な、基準検出を提供することができる。出口及び少なくとも１つの入口のうちの少なくとも一方は、基準部分に配置することができる。
【００１６】
一実施形態において、装置は基準要素を更に備え、この基準要素は、動作時において、液位よりも上方に、第１の端部と第２の端部との間に位置し、音響信号を反射することができ、これによって、第１の端部と基準要素との間に延びる基準部分の基準音速を処理回路に決定させることが可能な、基準反射を提供することができる。出口及び少なくとも１つの入口のうちの少なくとも一方は、基準部分に配置される。通常、装置は、変換器が送信器と受信器とを備える場合、基準要素を備える。
【００１７】
基準部分の存在下では、基準部分と液面との間の導波路の一部における音速が、基準測定によって算出される音速とほぼ同じになるので、音速の均一化によって、液位を更に正確に測定することができる。
【００１８】
実施形態において、基準部分は、動作時に、液面に面するようにされた底面と、動作時に、液面から離れて面するようにされた上面と、を更に備える。少なくとも１つの入口は底面に配置され、出口は上面に配置される。かかる配置は、例えば毛細管引力による装置への流体の受動輸送を用いることが有利であり得る。
【００１９】
実施形態において、基準部分は、動作時に水平な面に配置される。少なくとも基準部分は、例えばタンク内での装置の設置時に水平な面に配置される。かかる配置は、省スペースであることが有利であり得る。単一平面内の基準部分を有する配置によって、信頼できる基準音速が可能になる。
【００２０】
実施形態において、装置は、少なくとも一時的に液体を保持する保持室を更に備えることができ、保持室は、動作時に、保持室と導波路との間に少なくとも１つの入口が流体連通(fluid connection)を形成するように配置される。基準部分が存在する場合、前述した少なくとも１つの入口のうちの少なくとも一方は、通常、動作時に、保持室と基準部分との間に流体連通を形成する。
【００２１】
実施形態において、流体連通は、毛細管引力によって形成される。毛細管現象とも称される毛細管引力は、液体分子と、表面、例えば細いチューブ又は吸収要素との間に好都合な相互作用がある場合に生じる。毛細管引力は、付着力、すなわち、凝集力（すなわち、物質の分子が一緒に結合する力）とは異なり、物質が表面に結合する力である。毛細管引力によって、流れていない液体を輸送することができ、液体の「上方への」輸送をすることができ、測定装置の設計選択肢を増やすことができる。
【００２２】
さらに、毛細管引力によって機能する構成は、ガス組成及び温度を均一にするように導波路全体にわたって流体を供給する能動的手段に依存していない。ただし、ポンプなどの、導波路に流体を供給する能動的手段も、本発明の実施形態に係る装置に追加してもよい。
【００２３】
実施形態において、保持室には、タンク内の液体から生じる液体を集めるとともに、液体から生じるガスを排出するように構成された部分を有する吸収要素が配置される。
【００２４】
通常、吸収要素は、少なくとも１つの入口のうちの少なくとも一方と直接接触するように、近接して配置される。
【００２５】
吸収要素は液体を保持することができるので、比較的長い期間、受動輸送することができる。比較的長い期間の、少なくとも１つの入口を介する、タンク内の液体から生じるガスの、導波路、例えば基準部分への受動輸送によって、装置を、導波路全体にわたって生じるガス組成及び温度の変化に連続的に適応させることができる。
【００２６】
本発明の実施形態に係る装置は、乾燥するようになると吸収要素が液体を集めることができる自動制御システムを可能にする吸収要素を備えており、温度が上昇しこれらの２つの状態間において液体を保持できる場合、ガスを排出することができる。
【００２７】
吸収要素は、切断などによって所望の形状に形成することが容易であるので、保持室に適合させやすい。
【００２８】
実施形態において、吸収要素は、タンク内の液体の中へ延びるとともに、毛細管引力によって前述の液体を集めるように構成される。かかる構成によって、タンクから保持室に液体を受動輸送することができる。
【００２９】
実施形態において、吸収要素は、液体を含む開放容器内に延びるように構成される。開放容器はタンクの内部に配置され、その（水平方向の）断面積は、タンクの断面積よりも小さい。
【００３０】
タンク内の液位が非常に低い場合、タンク内部に開放容器を配置することが有利であり得るが、ガス組成を良好に均一にするために、タンク内の液体から生じるガスは依然として必要であり、正確な音響測定を得るために、液面よりも上方にある導波路全体にわたる温度は依然として必要である。また、開放容器は、毛管作用を機能させるのに必要な短い距離も可能とする。
【００３１】
実施形態において、装置は、導波路の突出部を少なくとも部分的に囲むように配置された吸収要素を備える。例えば、液体の中へ延びるように構成された吸収要素の一部は、液体の中へ延びるように構成された導波路の突出部を囲むように配置されていてもよい。かかる配置によって、導波路にわたるより一定の質量に起因して、動作時において、導波路全体にわたり温度をより一定にすることができる。導波路の質量は、温度の変化による影響を受け、そして、導波路の長さ当たりの質量をより一定に維持することによって、導波路にわたる温度も変化し得ない。
【００３２】
実施形態において、装置は、第１の開口及び第２の開口を備えた閉鎖チャネルを更に備える。第１の開口及び第２の開口は、閉鎖チャネルの両端部に配置される。閉鎖チャネルは、第１の開口と第２の開口との間にガスを導くように構成される。装置は、第１の開口と第２の開口との間に配置された予備室を更に備える。予備室は、動作時に、タンク内の液体から生じるガスを含む。第１の開口は、動作時に閉鎖チャネルが予備室と導波路との間に流体連通を形成するように、出口に接続される。
【００３３】
例えば、閉鎖チャネルは、ガスを、導波路（例えば基準部分）からタンクの空気に、又はタンク内の液体に戻すように導いてもよい。
【００３４】
予備室は、タンク内の液体から生じる流体、例えば飽和ガスが、予備室に含まれ、これによって、例えば底流により、導波路内部のガス組成及び温度の急激な変化を防止することができるので、閉鎖チャネルが底流にさらされている場合に有益である。
【００３５】
実施形態において、第２の開口、保持室への吸収要素の開口、及び導波路の第２の端部は、動作時に、液面よりも下方に配置されるように構成される。かかる配置は、タンク内部の液位の急激な変化に応じて、潜水鐘として装置を機能させるのに有益である。タンク内部の液位の急激な変化は、タンクを備えた乗り物が走行している環境の不規則性に起因し得る。
【００３６】
一例として、予備室は、吸収要素であって、タンク内の液体から生じる液体を保持し、前述の液体から生じるガスを排出するように少なくとも構成された吸収要素も備える。吸収要素は、保持室内に配置された吸収材料と同じ小片であってもよい。
【００３７】
一例として、予備室は、予備室と吸収要素との間の流体連通として機能する開口を介して、保持室内に配置された吸収要素に接続される。
【００３８】
実施形態において、閉鎖チャネルは、第１の開口と第２の開口との間に配置された中間室を更に備え、この中間室の断面積は、第１の開口の断面積及び第２の開口の断面積のそれぞれよりも大きい。通常、中間室は、閉鎖チャネルの第１の開口と予備室との間に配置される。
【００３９】
中間室は、閉鎖チャネルの第２の開口を通してタンクから空気を吸い込むことができ、そして、予備室の内容物と最初に混合し、次いで、中間室内に存在する飽和ガスと更に混合するので、導波路内の液位又は温度が低下する場合に有益である。
【００４０】
通常、中間室及び予備室は、パイプ若しくはチューブの形状で、又は、開口の形状で、閉鎖チャネルの一部を介して接続される。
【００４１】
実施形態において、導波路の一部はハウジングによって形成され、ハウジングは、動作時に、タンク内の液面に面するように配置された第１の部分と、第２の部分と、第３の部分と、を備える。第２の部分は、第１の部分と第３の部分との間に配置される。第１の部分及び第２の部分は保持室を形成し、第２の部分及び第３の部分は導波路の一部を形成する。
【００４２】
ハウジングは第４の部分を更に備え、第４の部分は、第３の部分及び第４の部分が予備室及び中間室を形成するように構成される。第２の部分及び第３の部分は、第１の部分と第４の部分との間に配置される。
【００４３】
ここで、本発明の実施形態を示す添付図面を参照して、本発明のこれらの態様及び他の態様をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る装置の少なくとも一部の断面側面図を概略的に示す。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る装置の少なくとも一部の断面側面図を概略的に示す。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る装置の分解図を示す。
【図４】図３による装置の異なる角度からの分解図を示す。
【図５】組み立てられた状態の図３〜４による装置の一部の断面側面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
本発明に係る装置は、ガス組成、及びタンク内の液位の温度補償音響測定を提供するのに適している。タンク内の液体から生じる流体（特に、タンクが燃料タンクである場合は、ガソリン又はガソリン(petrol)）が、装置の導波路内で蒸発する場合、タンク内の液位の音響測定を妨げないように、可能な限り迅速に、ガス組成及び温度の差を均一にすることが重要である。
【００４６】
本発明に係る装置において、出口は、導波路内に音響信号が移動することができるように、少なくとも１つの入口のうちの少なくとも一方よりも第１の端部に近接して配置されている。さらに、少なくとも１つの入口は、ガスを、導波路に、例えば基準部分に導入することができるよう配置され、出口は、ガスを、導波路から、例えば基準部分から排出することができるように配置されている。
【００４７】
少なくとも１つの入口及び出口は、導波路の断面寸法と比較して、断面寸法が小さいことが好ましいが、その理由は、このことによって、音響信号、及び導波路全体にわたって移動する音響信号の反射に影響を及ぼさないからである。
【００４８】
装置は、例えば穴、穿孔又は呼吸材料片の形状の、１つ以上の出口も備え得る。１つ以上の出口は、導波路に及び導波路からガスを通すことができるように構成されている。出口を通るガス流れの方向は、導波路内の液位によって異なる。
【００４９】
本発明の実施形態に係る装置の少なくとも１つの入口及び出口の位置及び寸法によって、動作時における導波路全体にわたるガス組成及び温度をより効果的に均一にすることができ、これによって、動作時の音速の均一化を向上させることができる。
【００５０】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る、タンク１内に配置された液位測定装置を示している。液位測定装置は、ガス組成、及びタンク内の液体の温度補償音響測定を提供する装置である。例えば、タンク１は、乗り物、例えば、自動車、トラック又はボートの燃料タンクであってもよい。
【００５１】
装置は、変換器１０と、処理回路２０と、導波路３０と、保持室４０と、吸収要素５０と、を備えている。
【００５２】
変換器１０は、音響信号を送信し音響信号の反射を受信するように構成されている。変換器１０は、概して、電気信号を音響信号又はパルス音波に、及び音響信号又はパルス音波を電気信号に変換するように構成された電気音響変換器であり得る。例えば、周波数は、平面波を伝搬することができる周波数であってもよい。平面波の伝搬は、通常、周波数と導波路の径の両方に依存している。例えば、変換器１０は、複動圧電部品を備えていてもよい。変換器１０は、別の音響送信器と音響受信器とを備え得る。
【００５３】
図１において、変換器１０は、タンク１の内部に、具体的には、液面３よりも上方にあるタンク上部に配置されている。または、変換器１０は、タンク１の外部に配置され得る。
【００５４】
処理回路２０は、電気信号を供給する変換器１０に接続され、変換器からの電気信号を評価する。処理回路２０は、送信された音響信号及び音響信号の受信された反射に基づいて、液位を決定するように構成されている。
【００５５】
図１において、処理回路２０は、タンク１の外部に配置されている。または、処理回路２０は、タンクの内部に、必要に応じて、変換器１０と一体的に配置することができる。
【００５６】
導波路３０は、概して、変換器１０から液面３に音響信号を導くように、そして、変換器に戻る音響信号の反射を導くように構成されている。例えば、導波路は、音響信号を導くことが可能なチューブ又はパイプであってもよい。
【００５７】
導波路は、第１の端部３１と第２の端部３２とを備えている。第１の端部３１は、変換器１０に及び変換器から音響信号を導くように、変換器１０に接続されている。第２の端部３２は、タンク１内の液体２中に拡張されるか又は沈められるように構成されており、動作時に、音響信号は液面３に反射し得る。
【００５８】
導波路は、第１の端部と第２の端部との間に配置された基準要素３３を更に備えている。基準要素３３は、液体を通常最大に到達させる導波路３０の所定の場所よりも上方に、変換器１０から既知の距離に配置されていることが好ましい。したがって、基準要素３３は、概して、動作時に、液面３よりも上方に配置されている。
【００５９】
基準要素３３は、音響信号を反射することができ、これによって、第１の端部３１と基準要素３３との間に延びる基準部分３４の基準音速を処理回路２０に決定させることが可能な、基準反射を提供することができる。
【００６０】
例えば、基準要素３３は、第１の端部３１から第２の端部３２に向かう方向において、導波路３０内を移動する音響信号を部分的に反射するように構成された、小型の突出部、例えばピン又はタップ又はリングであってもよい。または、基準要素３３は、例えば導波路の断面積の変化であってもよい。
【００６１】
導波路は、第１の基準要素３３と同様の第２の基準要素（図１には示さず。）を更に備え、これによって、第１の端部３１と前述した第２の基準要素との間に延びる第２の基準部分の第２の基準音速を前述の処理回路２０に決定させることが可能な、第２の基準反射を提供することができる。第２の基準要素は、基準要素３３と第２の端部３２との間に配置されている。
【００６２】
装置は、付加的な基準要素を備え、この付加的な基準要素は、第１の基準要素３３及び第２の基準要素のそれぞれと同様に用いることができる。
【００６３】
第１の端部３１と基準要素３３との間に延びる基準部分３４は、タンク内の液体から生じるガスを基準部分に導入する、少なくとも１つの入口（図面には２つの入口３５ａ、３５ｂが示されている。）と、基準部分からタンクにガスを排出する出口３６と、を備えている。出口３６は、入口３５ａ、３６ｂのうちの少なくとも１つよりも第１の端部３１に近接して配置されている。出口は、弁（図示せず。）を備え得る。
【００６４】
図１において、基準部分３４は、動作時に、液面３に面するようにされた底面３７と、動作時に、液面３から離れて面するようにされた上面３８と、を備えている。入口３５ａ、３５ｂは底面３７に配置され、出口３６は上面３８に配置されている。または、入口及び出口は、基準部分の側壁（図示せず。）上に配置され得る。
【００６５】
国際公開公報第２００９／０２０４２４号に示されているように、基準部分３４の少なくとも一部は、空間を省くように、螺旋形又は平坦な螺旋形（図１には示さず。）であり得る。基準部分３４の少なくとも一部は、タンク１の外部に配置され得る（図示せず。）。
【００６６】
基準部分は、通常、送信器から液面に音響信号を導き、そして、音響信号の反射を受信器に戻すように導く導波路に配置されている。ただし、基準部分は、代替的に、外部基準システムとして用いられる別の導波路に配置されていてもよい。
【００６７】
図１に示されているように、装置は、動作時に、少なくとも一時的に装置内に液体を保持する保持室４０を備えている。液体は、少なくとも１つの入口のうちの少なくとも１つが、動作時に、保持室４０と基準部分３４との間の流体連通として機能することができるように、入口３５ａ、３５ｂに近接して保持されることが好ましい。流体連通は、毛細管引力によって形成することができる。動作時において、保持された液体は、徐々に蒸発させることができ、音響信号が移動する装置内のガス組成を効果的に均一にすることができ、その結果、液位をより正確に測定することができる。
【００６８】
図１では、２つの入口が符号３５ａ、３５ｂとして存在し、２つの入口のそれぞれによって流体連通を形成することができるように、保持室４０が配置されている。または、保持室４０は、少なくとも１つの入口３５ａ、３５ｂのうちの少なくとも１つのみが、保持室４０と基準部分３４との間に流体連通を形成するように、配置することができる。
【００６９】
図１に示されているように、吸収要素５０は、保持室４０の内部に配置された部分５０ａを有している。吸収要素５０は、スポンジ状材料、多孔質材料、フェルトなどの液体吸収材料の小片であり得る。吸収要素５０は、タンク内の液体から生じる液体を集め、前述の液体から生じるガスを排出するように構成されている。吸収要素５０は、タンク１内の液体２の中へ延びるように構成された部分５０ｂを更に有している。吸収要素は、タンク内の液体から生じる液体を集め、毛細管引力によって、液体から生じるガスを導波路３０に、具体的には、基準部分３４に輸送することができる。吸収要素５０は、保持室４０の開口５１内を通る。
【００７０】
または、保持室は、タンク内の液体の中へ延びるように構成された少なくとも１つのチューブ（図示せず。）を備え得る。少なくとも１つのチューブは、タンク内の液体から生じる液体を集めるとともに、毛細管引力によって、液体から生じるガスを導波路に輸送する程度に十分に狭くてもよい。
【００７１】
例えば、吸収要素によって、又は、少なくとも１つのチューブによって集められた液体を、必要に応じて、例えばタンクの底部に配置された開放容器（図示せず。）内にあらかじめ集めてもよい。通常、開放容器の径は、タンクの径よりも小さい。例えば、開放容器は、燃料ポンプを備えた容器であってもよい。燃料ポンプを備えた開放容器は、通常、５ｃｍ〜１５ｃｍの範囲内の高さである。開放容器は、通常、例えば、燃料ポンプによって能動的に、又は開放容器内に少なくとも部分的に配置された付加的な吸収要素によって受動的に、燃料を連続的に充填している。例えば、付加的な吸収要素には、サドルタンクの一方の半分に配置された開放容器内部の第１の端部と、サドルタンクの他方の半分に配置された第２の端部と、が配置されていてもよく、サドルタンクの他方の半分は、通常、サドルタンクの一方の半分よりも多くの液体を含む。サドルタンクの他方の半分が、ポンプを備えた付加的な開放容器を備える場合、吸収材料の第２の端部は、付加的な開放容器内に配置することができる。
【００７２】
タンク内の液位が非常に低い場合、かかる開放容器を含む構成は有利であり得るが、ガス組成を良好に均一にするために、タンク内の液体から生じるガスは依然として必要であり、正確な音響測定を得るために、液面よりも上方にある導波路全体にわたる温度は依然として必要である。
【００７３】
図示するように、図１の装置は、閉鎖チャネル６０と、中間室６４と、予備室６５と、を更に備え得る。
【００７４】
閉鎖チャネル６０は、第１の開口６１と、第２の開口６２と、を備えている。第１の開口及び第２の開口は、閉鎖チャネルの両端部に配置されている。第２の開口６２は、通常、吸収要素の開口５１と同じ高さに配置されている。
【００７５】
第１の開口６１は、出口３６が、動作時に、閉鎖チャネル６０と基準部分３４との間に流体連通を形成するように、出口に対応している。
【００７６】
閉鎖チャネル６０は、第１の開口６１と第２の開口６２との間にガスを導くように構成されている。装置外部の環境に対する導波路３０のガス組成及び温度に応じて、閉鎖チャネルは、導波路から離れてガスを導くか、又は、導波路の方にガスを導くことができる。前者の場合には、ガスは、第１の開口６１から第２の開口６２の方に導かれる。後者の場合には、ガスは、第２の開口６２から第１の開口６１の方に導かれる。
【００７７】
予備室６５は、第１の開口６１と第２の開口６２との間に配置されている。動作時に、予備室６５は、通常、タンク内の液体から生じるガスを含んでいる。
【００７８】
図１に示されているように、予備室６５は、保持室４０に接続され得る。さらに、予備室６５は、動作時に、保持室４０と予備室６５との間に流体連通を形成するように構成された、開口４１ａ、４１ｂ（図５に示されている。）を備え得る。この開口４１ａ、４１ｂの断面積は、通常、少なくとも１つの入口３５ａ、３５ｂの断面積よりも大きい。
【００７９】
閉鎖チャネル６０は、閉鎖チャネルの他の部分（予備室６５は除く。）の断面積よりも断面積の大きい部分を更に備え得る。この部分は、動作時に閉鎖チャネルの内部に流体を保持するように構成された中間室６４を形成する。
【００８０】
中間室６４は、第１の開口６１と第２の開口６２との間に、通常、第１の開口６１と予備室６５との間に配置されている。
【００８１】
中間室６４の断面積は、第１の開口６１の断面積及び第２の開口６２の断面積のそれぞれよりも大きい。
【００８２】
一部の実施形態において、中間室６４と予備室６５との間に配置された閉鎖チャネルの部分６３は、中間室６４と予備室６５との間にある側壁６７（図４〜５に示されている。）の開口である。
【００８３】
ここで、図１に示されている測定装置の例示的な動作を説明する。
【００８４】
最初に、処理回路２０によって、電気信号又はパルスが変換器１０に提供され、これによって、変換器は、対応する音響信号又はパルス音波を送信する。送信された音響信号が、導波路３０により、液面３の方へ基準部分３４に沿って導かれる。音響信号の一部が、基準要素３３により、導波路３０の基準部分３４を介して、変換器１０の後方に反射する。音響信号の別の部分が、液面３により、導波路３０を介して、変換器１０の後方に反射する。音響信号の反射した２つの部分に反応して、変換器１０は、処理回路２０によって処理される、対応する電気信号を発生させる。
【００８５】
処理回路２０は、最初に、変換器１０と基準要素３３との間の既知の距離とともに、基準要素３３に反射した音響信号の一部の伝搬時間を用い、基準音速を算出する。その後、処理回路２０は、液面３に反射した信号の一部の基準音速と伝搬時間に基づいて、タンク内の液体２の液位を算出する。
【００８６】
また、第２の基準速度を算出し、これを液位測定に用いることもできる。
【００８７】
図２には、第２の実施形態に係る装置が示されている。図１の装置と同様に、この装置は、処理回路２０と、２つの入口３５ａ、３５ｂ及び出口３６を備えた導波路３０と、保持室４０と、吸収要素５０と、を備えている。ただし、図２の装置は、変換器１０に代わって、別の送信器１０ａと別の受信器１０ｂとを備えている。
【００８８】
基準部分３４は、図１の送信器１０から基準要素３３に代わって、送信器１０ａから受信器１０ｂに延びている。種々の種類の基準部分は同じ目的を果たすが、わずかに異なる技術を用いる。
【００８９】
送信器１０ａは、音響信号を送信するように構成されている。動作時に、送信された音響信号は、導波路によって、タンクの液面の方に導かれる。
【００９０】
受信器１０ｂは、音響信号を検出するように構成されている。通常、導波路は、受信器１０ｂを導波路に接続する開口を備えている。必要に応じて、閉鎖チャネルが、開口と受信器１０ｂとの間に配置される。または、受信器１０ｂを導波路の内部に配置することができる。したがって、受信器１０ｂは、送信器１０ａから送信された音響信号と、タンク内の液面３に反射する音響信号をともに検出することができる。
【００９１】
送信器１０ａと受信器１０ｂはともに、処理回路２０に接続されている。
【００９２】
ここで、図２に示されている測定装置の例示的な動作を説明する。
【００９３】
最初に、処理回路２０によって、電気信号又はパルスが変換器１０ａに提供され、これによって、変換器は、対応する音響信号を送信する。送信された音響信号が、導波路３０により、液面３の方へ導かれる。音響信号が、導波路３０に配置された受信器１０ｂによって検出される。また、音響信号は、液面３により、導波路３０を介して、受信器１０ｂの後方に反射し、このため、反射した音響信号も検出される。音響信号の２つの検出に反応して、受信器１０は、処理回路２０によって処理される、対応する電気信号を発生させる。
【００９４】
処理回路２０は、最初に、送信器１０ａと受信器１０ｂとの間の既知の距離とともに、反射せずに受信器１０ｂによって検出された音響信号の伝搬時間を用い、基準音速を算出する。その後、処理回路２０は、液面３に反射した時の音響信号の基準音速と伝搬時間に基づいて、タンク内の液体２の液位を算出する。
【００９５】
図３〜４は、図１による装置の特定の構造をより詳細に示している。これらの図面の装置は、導波路部分３０ａを形成するハウジング８０を含む、センサ本体を備えている。タンク内の液体の中へ延びるようにされた、導波路３０の他の部分３０ｂは、ハウジング８０に接続された管状部材によって形成される。
【００９６】
図３〜４に示されているように、ハウジング８０は、動作時に、液面に最も近接して配置された第１の皿状部８１を備えている。第１の皿状部８１は、ハウジング内に管状部材を導入する開口３９ａを有している。第１の皿状部８１は、保持室４０の底部を形成する。吸収材料の小片は、吸収要素５０を形成するように、第１の皿状部８１に配置されている。吸収要素５０の第１の部分５０ａは保持室４０の内部に配置され、吸収要素５０の別の部分５０ｂは、動作時に、皿状部８１の開口５１を通って、液体の中へ延びている。
【００９７】
第１の皿状部８１は、図１を参照して上述した第２の開口６２を形成する、開口を更に備えている。通常、開口３９ａ、６２及び５１は、互いに比較的近接して、例えば、図３に示されているように、皿状部の突出部７０に配置されている。開口３９ａ、６２及び５１の配置は互いに近接しており、また、装置の設置時に実質的に水平である平面にあることが好ましく、このことは、動作時に、装置の傾きに対する耐性に有利である。かかる配置によって、第２の開口６２、吸収要素５１の開口及び導波路の第２の端部３２がすべて、液面よりも下方に配置されている場合に、潜水鐘として装置を機能させることができる。
【００９８】
第２の開口６２及び吸収要素５１の開口は、閉鎖チャネル６０と保持室４０の両方に開口を形成する、単一の開口（図示せず。）であり得る。
【００９９】
吸収要素５０の上に、導波路部分３０ａの底面を形成する、第２の本質的に平坦な部分８２が配置されている。部分８２は、保持室４０から導波路部分３０ａに入口３５ａ、３５ｂを備えている。
【０１００】
また、部分８２は、連続的な開口を形成するように、第１の部分において開口３９ａに接続する開口３９ｂも備えている。連続的な開口は、第１の皿状部８１及び第２の本質的に平坦な部分８２において実質的に同じ断面積を有し得る。または、連続的な開口は、第１の部分８１及び第２の部分８２にわたって変化する断面積を有し、これによって、導波路に基準要素を形成することができる。
【０１０１】
第３のパターン化部分８３は、第２の本質的に平坦な部分８２の上に配置されている。第２の本質的に平坦な部分８２に面する側において、第３のパターン化部分８３は、導波路部分３０ａを形成する本質的に螺旋状のパターン８５を有している。第２の本質的に平坦な部分８２から離れて面する側において、第３のパターン化部分８３は、予備室６５及び中間室６４をそれぞれ形成する、２つの凹部を有している。
【０１０２】
本質的に螺旋状のパターン８５は、突出側壁部８５ａによって形成される。壁８５ａは、ハウジングのより中央の位置において、開口３９ｂから予備室６５に、本質的に螺旋状のパターンで延びている。
【０１０３】
第３のパターン化部分８３は、導波路部分３０ａから中間室６４に出口３６も備えている。出口３６は、閉鎖チャネル６０の第１の開口６１に対応している。
【０１０４】
また、第３のパターン化部分８３は、予備室６５と中間室６４との間の側壁６７に形成された開口６３の形態で、閉鎖チャネル６０の一部も備えている。
【０１０５】
蓋８４（図４に示されている。）は、第３のパターン化部分８３を覆うように配置されている。
【０１０６】
図４において、変換器１０は、第３のパターン化部分８３によって形成された底部と、蓋８４によって形成された上部とを有する予備室６５の内部に配置されている。変換器１０は、導波路３０の第１の端部３１に近接して配置されている。他の実施形態において、変換器１０は、送信器と代えることができる。
【０１０７】
図５は、組み立てられた状態の図３〜４の装置を示している。第２の本質的に平坦な部分８２と第３のパターン化部分８３はともに、第２の開口６２と予備室６５との間に配置される閉鎖チャネル６０の連続部６０ａの開口を形成するように配置された、開口６６ａ、６６ｂを備えている。連続部６０ａは、導波路３０を通らないように配置されている。図５には、連続部６０ａが、どのようにして、第１の皿状部８１と第２の本質的に平坦な部分８２によって形成された上部との間において、少なくとも部分的に形成されるかについて更に示している。
【０１０８】
さらに、第２の本質的に平坦な部分８２と第３のパターン化部分８３はともに、保持室４０と予備室６５との間に流体連通を形成するように配置された、開口４１ａ、４１ｂを備えている。これらの開口４１ａ、４１ｂの断面積は、通常、第２の本質的に平坦な部分８２に配置された入口３５ａ、３５ｂの断面積よりも大きい。
【０１０９】
実施形態において、図示していないが、２つの装置をともに配置することができる。例えば、かかる配置は、サドルタンクにおいて適切であり得る。または、装置には、共通の変換器しか含まれていないが、国際公開公報第０８／００８０１９号に示されている装置と同様に、２つの導波路が含まれ得る。
【０１１０】
当業者であれば、本発明が、上述した好適な実施形態に決して限定されないことを理解する。他方、添付の特許請求の範囲内で多くの変更及び変形が可能である。例えば、パルス音波が、記載されている実施形態に用いられているが、本発明の測定装置は、定在波測定などの他の測定モードによって用いてもよい。また、上述の実施形態及び変形例を、複数の方法により組み合わせてもよい。
【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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【国際調査報告】
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