(57)【要約】【課題】  検出感度の低下を抑制しつつ、送信面に付着させた流動性結合剤が取れ難い構造を有した液体検知ユニットを提供する。【解決手段】  少なくとも超音波出力部１と、音響インピーダンス整合層２とを備える液体検知ユニット１００において、液体Ｌを収容した容器５を被測定系とし、容器５の壁部外面５ａに対し音響インピーダンス整合層２の超音波出力面２ａを、流動性結合剤６を介して密着する形で配置するとともに、該音響インピーダンス整合層２の超音波出力面２ａ側に流動性結合剤保持凹部７を形成した。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を収容した容器を被測定系として該容器の壁部外面に取り付けられる液体検知ユニットであって、少なくとも前記被測定系を励振するための測定用超音波ビームを出力可能な超音波出力部と、該超音波出力部の超音波送信面と密着する形で配置される音響インピーダンス整合層と、を備え、
前記音響インピーダンス整合層は、自身を伝播する前記測定用超音波ビームの出力面を、前記容器の壁部外面に対し流動性結合剤を介して密着する形で配置されるとともに、該音響インピーダンス整合層における前記出力面側には、前記流動性結合剤を保持する凹状の流動性結合剤保持凹部が形成されてなることを特徴とする液体検知ユニット。
【請求項２】
前記流動性結合剤保持凹部は、前記音響インピーダンス整合層における前記測定用超音波ビームの出力面の外形形状に対応する形状をなして形成される請求項１記載の液体検知ユニット。
【請求項３】
前記流動性結合剤保持凹部は、前記音響インピーダンス整合層における前記測定用超音波ビームの出力面に凹状に形成されてなる請求項１又は請求項２に記載の液体検知ユニット。
【請求項４】
前記流動性結合剤保持凹部は、前記音響インピーダンス整合層における前記測定用超音波ビームの出力面において、底面が平坦面をなす筒状凹部として形成されてなる請求項３記載の液体検知ユニット。
【請求項５】
前記流動性結合剤保持凹部は、前記音響インピーダンス整合層における前記測定用超音波ビームの出力面において、環状溝部として形成されてなる請求項３記載の液体検知ユニット。
【請求項６】
前記流動性結合剤保持凹部の底面及び側壁面に密着する形で、リング状弾性体が配置されてなる請求項４又は請求項５記載の液体検知ユニット。
【請求項７】
前記音響インピーダンス整合層における前記測定用超音波ビームの伝播方向を軸線とした場合の、該音響インピーダンス整合層の外周側には、該音響インピーダンス整合層とは別体形成され、かつ前記音響インピーダンス整合層における前記測定用超音波ビームの出力面よりも前記伝播方向に突出する凹部形成用部材が設けられており、
前記流動性結合剤保持凹部は、前記音響インピーダンス整合層の前記出力面を底面とし、前記凹部形成用部材の突出側内周面を側壁面とする形で形成されてなる請求項１又は請求項２に記載の液体検知ユニット。
【請求項８】
前記凹部形成用部材は、前記流動性結合剤を吸収保持可能な多孔質弾性体からなる請求項７記載の液体検知ユニット。
【請求項９】
前記凹部形成用部材の前記軸線に対する外周周りには、該凹部形成用部材を被う補強体が形成されてなる請求項７又は請求項８記載の液体検知ユニット。
【請求項１０】
前記容器の壁部外面に取り付けられるとともに、前記被測定系への前記測定用超音波ビームの出力を遮断したときに、該被測定系からの残響超音波を受信する残響超音波受信部を備える請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の液体検知ユニット。
【請求項１１】
前記超音波出力部は、前記被測定系への前記測定用超音波ビームの出力が可能とされるとともに、前記前記被測定系からの残響超音波の受信も可能な超音波トランスジューサとして、前記残響超音波受信部に兼用されるとともに、該超音波トランスジューサは、前記超音波出力部の前記超音波送信面が前記残響超音波受信部の超音波受信面と共通の超音波受信面とされてなる請求項１０記載の液体検知ユニット。
【請求項１２】
前記容器が金属タンクであり、前記超音波出力部は該金属タンクの金属壁部に取り付けられ、当該金属壁部の厚さ方向に前記測定用超音波ビームを出力するものである請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の液体検知ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体検知ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開２００４−５３５０４号公報
【特許文献２】特開２００２−９０２１０号公報
【特許文献３】特開２００１−２４１９９７号公報
【０００３】
従来、タンク（容器）内面に超音波を送信し、その反響音波を検出し受信する液体検知ユニットが知られている。例えば、特許文献１及び２には、タンク内面に超音波の送信面ないし受信面を露出させる形で超音波送信部及び受信部を配置し、超音波ビームが液面位置で反射して戻ってくるまでの時間を計測することにより液面高さを知ることができるようにした液体検知ユニット、いわゆる超音波レベル計（液面計）に関する記載がある。
【０００４】
こうした液体検知ユニットにおいては、超音波送信部の送信面に音響インピーダンス整合層が結合されるとともに、この音響インピーダンス整合層が被測定系をなす液体を収容した容器の壁部外面に対し、液体ないしジェル状の流動性結合剤を介して密着して配置される形で構成されることが一般的である（特許文献３）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、従来の液体検知ユニットでは、超音波ビームの出力面となる音響インピーダンス整合層の送信面が平坦に形成されているので、その送信面に流動性結合剤を付着させても、その流動性結合剤がすぐに取れて適量を保持できなくなるという課題があった。このため、計測作業者は、液体検知ユニットを容器（タンク）に組み付ける際に、流動性結合剤の付着を何度も試みなければならず、非効率であった。
【０００６】
本発明の課題は、検出感度の低下を抑えつつ、送信面に付着させた流動性結合剤が取れ難い構造を有した液体検知ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の液体検知ユニットは、
液体を収容した容器を被測定系として該容器の壁部外面に取り付けられる液体検知ユニットであって、少なくとも被測定系を励振するための測定用超音波ビームを出力可能な超音波出力部と、該超音波出力部の超音波送信面と密着する形で配置される音響インピーダンス整合層と、を備え、
音響インピーダンス整合層は、自身を伝播する測定用超音波ビームの出力面を、容器の壁部外面に対し流動性結合剤を介して密着する形で配置されるとともに、該音響インピーダンス整合層における出力面側には、流動性結合剤を保持する凹状の流動性結合剤保持凹部が形成されてなることを特徴とする。
【０００８】
上記本発明の構成によれば、液体検知ユニットを容器に組み付ける場合に、該液体検知ユニットとの密着面に形成された上記流動性結合剤保持凹部に流動性結合剤が収容されるので、その流動性結合剤は、表面張力により流動性結合剤保持凹部に保持され易くなる。これにより、容器への組み付け作業、ひいては計測作業を効率的に行なうことが可能となる。また、流動性結合剤保持凹部には一定以上の容量の流動性結合剤が収容されるので、流動性結合剤を容器との結合界面に長期にわたって保持することができ、流動性結合剤の補充が長期にわたって必要なくなる。
【０００９】
流動性結合剤保持凹部は、音響インピーダンス整合層における測定用超音波ビームの出力面の外形形状に対応する形状をなして形成することができる。この構成によると、音響インピーダンス整合層の駆動時や、温度変化、経時変化による線膨張ストレスを、該音響インピーダンス整合層の中心から周囲に分散することができ、局所的にストレスが加わることを防ぐことができる。その結果、音響インピーダンス整合層に生じるクラック等の劣化を効果的に抑制することができる。例えば、音響インピーダンス整合層における出力面の外形形状が円形である場合には、流動性結合剤保持凹部を円環状の溝部、あるいは円筒状凹部として形成することで、上記効果は達成できる。
【００１０】
本発明における流動性結合剤保持凹部は、音響インピーダンス整合層における測定用超音波ビームの出力面に凹状に形成することができる。この構成によれば、流動性結合剤保持凹部が音響インピーダンス整合層に直接形成されているので、液体検知ユニットの組立作業を効率的に行なえる。具体的に言えば、音響インピーダンス整合層に直接形成される流動性結合剤保持凹部は、音響インピーダンス整合層における測定用超音波ビームの出力面において、底面が平坦面をなす筒状凹部として形成できるし、環状溝部としても形成できる。
【００１１】
また、流動性結合剤保持凹部が筒状凹部や環状溝部として形成され、その形状が、音響インピーダンス整合層における測定用超音波ビームの出力面の外形形状に対応する形状である場合には、音響インピーダンス整合層における出力面の有効面積を広く取ることができる利点がある。これにより、音響インピーダンス整合層における感度低下を抑制できる。また、溝状である場合には、流動性結合剤が流動性結合剤保持凹部内部に留まり易い利点も得られる。
【００１２】
また、筒状凹部ないし環状溝部として形成される流動性結合剤保持凹部には、その底面及び側壁面に密着する形で、リング状弾性体を配置することができる。この構成によると、音響インピーダンス整合層に直接形成された流動性結合剤保持凹部を利用して弾性体が配置されるので、駆動時に該音響インピーダンス整合層に傷を付けるような衝撃を効果的に吸収し、音響インピーダンス整合層の長寿命化を低コストで実現することができる。
【００１３】
また、流動性結合剤保持凹部を音響インピーダンス整合層に直接形成しない方法もある。具体的には、音響インピーダンス整合層における測定用超音波ビームの伝播方向を軸線とした場合の、該音響インピーダンス整合層の外周側に、該音響インピーダンス整合層とは別体形成され、かつ音響インピーダンス整合層における測定用超音波ビームの出力面よりも伝播方向に突出する凹部形成用部材を設けることにより、音響インピーダンス整合層の出力面を底面とし、凹部形成用部材の突出側内周面を側壁面とする流動性結合剤保持凹部を形成することができる。この構成によると、音響インピーダンス整合層が凹部形成用部材により外部から保護される構成となるので、音響伝達に直接的に寄与する音響インピーダンス整合層を傷等から保護できる。
【００１４】
また、この構成によると、凹部形成用部材は、音響インピーダンス整合層とは異なる専用の材料により形成できる。このため、例えば、容器との組み付け時に、流動性結合剤保持凹部の深さが一定以上に確保されるように、ヤング率の低い材料を選択することができる。この場合、流動性結合剤保持凹部の深さを一定以上として、流動性結合剤の表面張力を強く保つことができる。また、音響インピーダンス整合層の振動を妨げないように、比重の小さい材料を選択することもできる。また、安価な材料の選択により、低コストを実現することもできる。組み付け対象となる容器の種類に応じて定められる適切な音響インピーダンスを有した材料を選択することもできる。
【００１５】
このとき、凹部形成用部材を、流動性結合剤を吸収保持可能な多孔質弾性体とすることができる。この構成によると、流動性結合剤を多孔質弾性体にしみ込ませ、多孔質弾性体内部内部に格納しておくことができるので、流動性結合剤を上記流動性結合剤保持凹部以外にも保持しておくことができる。これによりで、流動性結合剤をより長期にわたって結合界面に保持することができる。また、液体検知ユニットを容器に組み付ける前の状態において、流動性結合剤を多孔質弾性体内部にのみ格納し、上記流動性結合剤保持凹部に収容されていない状態とするとともに、液体検知ユニットを容器に組み付ける場合には、そのときの押圧力により多孔質弾性体が圧縮されることにより、その分の流動性結合剤が流動性結合剤保持凹部にしみ出るように構成できる。この場合、組み付け時に、流動性結合剤保持凹部内の流動性結合剤がこぼれることがないので、スムーズに組み付け作業を行なうことができる。
【００１６】
また、凹部形成用部材を使用する場合、凹部形成用部材の軸線に対する外周周りには、該凹部形成用部材を被う補強体を形成することができる。特に、凹部形成用部材が流動性結合剤のしみ込んだ多孔質弾性体である場合、該多孔質弾性体は外からの衝撃によって、しみ込んだ流動性結合剤の一部を失う可能性がある。ところが、上記構成によると、多孔質弾性体の外周周りが補強体で被われているので、そうした可能性がない。また、この補強体は、組み付け時における組付け作業者の把持部分ともなり得るので、特に凹部形成用部材が、流動性結合剤のしみ込んだ多孔質弾性体である場合に、組み付けの容易性が増す。
【００１７】
なお、本発明の液体検知ユニットは、容器の壁部外面に取り付けられるとともに、被測定系への測定用超音波ビームの出力を遮断したときに、該被測定系からの残響超音波を受信する残響超音波受信部を備えて構成することができる。この構成によると、残響超音波受信部が受信する残響超音波に基づく容器内の液体情報を検知する液体情報検知手段を設けることにより、容器内の液体の情報を非接触にて検知することが可能となり、さらに、検知された液体情報を出力する液体情報出力手段を設けることにより、この液体情報の報知が可能となる。
【００１８】
本発明では、超音波ビームによる励振を遮断した後の残響を検出するので、励振期間と残響検出期間とが時系列的に順次行なわれる形になる。従って、超音波出力部は、被測定系への測定用超音波ビームの出力が可能とされるとともに、被測定系からの残響超音波の受信も可能な超音波トランスジューサとして、残響超音波受信部に兼用されるとともに、該超音波トランスジューサを、超音波出力部の超音波送信面と残響超音波受信部の超音波受信面とが共通の超音波受信面をなす形で構成することができる。この構成によると、１個の超音波トランスジューサにより超音波送信部と残響超音波受信部とが兼用された構成とすることができ、液体検知ユニットのコンパクト化及び低コスト化に寄与する。
【００１９】
測定適用対象となる容器は金属タンク（特に鋼鉄製など、内部音響損失の比較的小さい材料で構成されたもの）とすることができ、液体として液化ガス（液化石油ガス（ＬＰＧ）や液化天然ガス（ＬＮＧ）などの燃料用液化ガス、液化炭酸ガス、液化アンモニアガス、液体窒素などのボンベ、タンク、コンテナなどが主な用途である）を収容するものとできる。この場合、超音波出力部は該金属タンクの金属壁部に取り付けられ、当該金属壁部の厚さ方向に測定用超音波ビームを出力するように構成しておくとよい。また、金属タンクは、車両、船舶ないし航空機（特に、自動車）に搭載された燃料タンクとすることができる。このような燃料タンクに上記液体情報検知機能を搭載することで、燃料残量をタンク外側にて非接触にて検知できるようになるとともに、タンクを本発明の液体検知ユニットが組み付けられる液体検知機能付き容器の一部と見る場合には、その液体検知機能付き容器におけるタンク構造の単純化にも寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明に係る液体検知ユニットの実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図１は、測定対象となる容器に液体検知ユニットが組み付けられた液体検知機能付き容器の一例を示す外観図、図２は、図１の容器内部を示す図である。図１及び図２に示す液体検知機能付き容器２００は、容器５と、液体検知ユニット１００とにより構成されている。
【００２１】
容器５はＬＰＧ又はＬＮＧの金属タンクとして構成されている。金属タンク５は鋼鉄製であり、側壁部５Ｓの壁厚はほぼ一様である。また、底面部５Ｂ及び天面部５Ｕの壁厚もほぼ一様である。また、天面部５Ｕの上部中央には圧力制御弁が組み込まれたガス取出部９が形成されている。該金属タンク５に上記ＬＰＧないしＬＮＧからなる液体Ｌが収容され、被測定系を構成する。
【００２２】
液体検知ユニット１００は、液体Ｌを収容した容器５に向けて押圧された形で該容器５の壁部外面５ａに取り付けられている。そのため、取り付けられた状態においては、容器５側に向けて一定の保持力（一般的にはマグネットによる保持力）Ｆが作用している。そして、この液体検知ユニット１００は、この容器５を被測定系として、上記の金属タンク５内の液体情報、具体的には液面ＬＶの位置を、タンク外から測定できるように構成されている。本実施形態においては、該容器５の側壁部５Ｓの外面５ｓに対し、容器内の検知対象となる特定の液面レベルに対応した各液体検知位置に取り付けて、それらの液面レベルにおける液体Ｌの有無、即ちその液面レベルに液体Ｌが達しているか否かを検知可能となっている。
【００２３】
図３は、図１及び図２に示す液体検知ユニット１００の構成を示す図である。図３（ａ）は斜視図、図３（ｂ）は側面図、図３（ｃ）は正面図（先端面を示す図）、図３（ｄ）は図３（ｃ）のＡ−Ａ断面図である。本実施形態においては、図３に示すように、被測定系を励振するための測定用超音波ビーム（送信音波）を出力可能な超音波出力部１と、該超音波出力部１の超音波送信面１ａと密着する形で配置される音響インピーダンス整合層２と、を備えて構成されている。具体的には、超音波出力部１が、被測定系を励振する励振用測定プローブとして所定の周波数の測定用超音波ビーム（送信音波）を容器５の壁部５Ａの厚さ方向に出力する機能を有して構成されている。
【００２４】
また、超音波出力部１は、被測定系への測定用超音波ビーム（送信音波）の出力が可能とされるとともに、被測定系からの残響超音波（受信音波）の受信も可能な超音波トランスジューサ１として、被測定系からの残響超音波を受信する残響超音波受信部に兼用されている。つまり、上記した超音波出力部の機能と、その測定用超音波ビームの出力を遮断したときの被測定系からの残響超音波を受信する残響超音波受信部の機能とを合わせ有するものである。このため、超音波出力部１の超音波送信面１ａと残響超音波受信部の超音波受信面とは、共通の超音波送受信面１ａとして構成されている。
【００２５】
この超音波出力部１は、被測定系に測定用超音波ビームを予め定められた時間励振入力した後、当該測定用超音波ビームの入力を遮断するものとして構成される。具体的に言えば、本実施形態の超音波トランスジューサ１は、図示しないマイコンに接続されており、このマイコンが、上述のような測定用超音波ビームの送信制御を司る。さらに、このマイコンは、超音波トランスジューサ（残響超音波受信部）１により検出される減衰残響振動の減衰特性の差異に基づいて容器内の液体検知位置における液体の有無を判定する液体有無判定手段と、その判定結果を出力する液体有無情報出力手段とを有して構成されている。液体Ｌの非存在部では容器壁部５Ａの内側が空隙となり、壁部内面を境とした音響インピーダンス差が非常に大きくなる。その結果、容器壁部５Ａを外から音響励振した場合、容器壁部５Ａは、壁部５Ａ内に反射して戻る音波が主体的となるため内側の空間からは音響的に分離され、固体で構成された壁部５Ａの固有振動に支配された形で振動継続するため振動の減衰が生じにくい。この傾向は、容器５側が内部摩擦の小さい金属にて構成されている場合に特に著しい。しかし、液体Ｌの存在部では、容器壁部５Ａの内側に液体Ｌが存在するため、上記の音響インピーダンス差は縮小し、壁部内面を経て内部摩擦の大きい液体Ｌ内に漏れこむ音波比率が増加して振動減衰は著しくなる。従って、検出される減衰残響振動の減衰特性の差異に基づいて容器５内の液体検知位置における液体Ｌの有無を容易に判定することができる。
【００２６】
なお、例えば、図８に示すように、この液体検知ユニット１００は、容器５の深さ方向において、容器５内に定められた上限液面位置及び下限液面位置にそれぞれ対応する２つの液体検知位置に取り付けて、各々の液面位置における液体Ｌの有無を検出するものであってもよい。
【００２７】
また、図９に示すように、この液体検知ユニット１００を容器５の底壁部外面５ｂに取り付けてもよい。この場合、液体検知ユニット１００は、液表面ＬＶに向けて測定用超音波を出力するとともに、出力した測定用超音波が液表面ＬＶにおいて反射した反射超音波（残響超音波）が受信可能となるよう構成することができる。さらに、マイコンを設けて、測定用超音波ビームが液面位置で反射して戻ってくるまでの時間を計測し（反射時間計測手段）、計測された反射時間に基づいて液体情報として液面高さを取得する（液体情報取得手段）ことにより、容器５内の液体残量を検出するように構成できる。
【００２８】
ところで、液体検知ユニット１００は、上記超音波トランスジューサ１とともに、その超音波送受信面１ａと密着する形で配置される音響インピーダンス整合層２を備えている。音響インピーダンス整合層２は、自身を伝播する測定用超音波ビームの出力面２ａのうち外周部８を、容器５の壁部外面５ａに対し流動性結合剤６を介して密着する形で配置される。なお、本実施形態における音響インピーダンス整合層２は、超音波トランスジューサ１（圧電セラミック）と、組み付け対象となる容器５の壁部５ａとの中間（望ましくは両者の幾何学平均値）の音響インピーダンスを有しており、例えば、耐食性に優れたアルミ（例えば１０００系純ＡＬで、具体的には１０５０）又はアルミ合金（例えばＡＬ−Ｍｇ合金：特に５０００系ＡＬ−Ｍｇ合金で、具体的には５０５２、５０５６）にアルマイト処理を施したものや、ステンレス（ＳＵＳ３０４等）等を使用することができる。
【００２９】
音響インピーダンス整合層２の出力面２ａ側には、流動性結合剤６を保持する流動性結合剤保持凹部７が、組み付け対象となる容器５の配置側とは逆側に凹む形態で形成されている。本実施形態における流動性結合剤保持凹部７は、音響インピーダンス整合層２における測定用超音波ビームの出力面２ａに直接形成されており、超音波送信面１ａ側に窪んだ凹状をなしている。そして、液体検知ユニット１００を容器５に組み付ける際には、該流動性結合剤保持凹部７に流動性結合剤６を充填し、その上で、この流動性結合剤６の表面６ａと、該流動性結合剤保持凹部７の周辺部（上記外周部）８の端面８ａとを、容器５の外面５ａに密着させる形で組み付けを行なう。これにより、流動性結合剤６が表面張力により流動性結合剤保持凹部７に保持されるので、従来よりも液体検知ユニット１００の容器５への組み付けが容易となる。
【００３０】
なお、流動性結合剤保持凹部７の深さｄ１は、０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下が好ましい。このような深さとすることで、流動性結合剤６による表面張力を十分に発生させることができるし、音響インピーダンス整合層の感度を大きく落とすことなく、一定以上の精度を有した計測を行なうことができる。逆に言えば、深さが０．１ｍｍ未満の場合は表面張力を得難くなるし、０．３ｍｍを超える場合は音響インピーダンス整合層２の感度への影響を無視できなくなる。
【００３１】
また、流動性結合剤保持凹部７は、音響インピーダンス整合層２における測定用超音波ビームの出力面２ａにおいて、底面７ａ（２ａ）が平坦面をなし、その底面７ａから立ち上がる筒状壁部７ｂを有した筒状凹部として形成されている。これにより、音響インピーダンス整合層２内を伝播する測定用超音波ビームを出力面２ａから安定的に出力することが可能となる。
【００３２】
さらに、音響インピーダンス整合層２における測定用超音波ビームの伝播方向において、流動性結合剤保持凹部７の底面７ａと、液体検知ユニット１００の超音波出力面１００ａとを同一の投影面上に投影した場合に、それら双方の投影図形が該同一の投影面上において、互いに相似形状を有している。本実施形態における液体検知ユニット１００の超音波出力面１００ａは、音響インピーダンス整合層２の外周側出力面８ａと流動性結合剤６の露出表面６ａとからなる。さらに、上記同一の投影面上において、互いに相似な双方の上記投影図形の基準方向が一致している。さらに、上記同一の投影面上において、互い相似な双方の上記投影図形の重心位置も一致している。本実施形態においては、液体検知ユニット１００の超音波出力面１００ａに対し、流動性結合剤保持凹部７の底面７ａも円形に形成されており、双方の中心位置が上記投影面上において一致している。これにより、音響インピーダンス整合層２において流動性結合剤保持凹部７が偏り無く形成されるので、音響インピーダンス整合層２の駆動時や、温度変化、経時変化による線膨張ストレスが効果的に分散され、該音響インピーダンス整合層に生じるクラック等の劣化を防止できる。なお、本実施形態においては、流動性結合剤保持凹部７の底面７ａと超音波送信面１ａの配置関係も、上記底面７ａと出力面１００ａ（２ａ）と同様の投影位置関係を有するものである。ただし、図３の（ｄ）に示すように、該投影状態において、投影された超音波送信面１ａの方が同じく投影された底面７ａよりも面積が小となっている。
【００３３】
以上が本発明の第一実施形態である。以下、上記実施形態とは異なる他の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態においては、上記実施形態と異なる点を中心に説明するものとする。
【００３４】
図４は、本発明の第二実施形態を示す図であり、図４（ａ）が液体検知ユニットの正面図（液体検知ユニットの先端面を示す図）、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【００３５】
第二実施形態では、図４に示すように、音響インピーダンス整合層２における測定用超音波ビームの伝播方向を軸線とした場合の、該音響インピーダンス整合層２の外周側に、音響インピーダンス整合層２における測定用超音波ビームの出力面２ａよりも伝播方向に突出する凹部形成用部材１０が、該音響インピーダンス整合層２とは別体形成されている。流動性結合剤保持凹部７は、音響インピーダンス整合層２の出力面２ａを底面７ａとし、凹部形成用部材１０の突出側内周面１０ｂを側壁面７ｂとする形で形成されている。なお、出力面２ａ（底面７ａ）は平坦面をなしている。液体検知ユニット１００を容器５に組み付ける際には、該流動性結合剤保持凹部７に流動性結合剤６を充填し、その上で、この流動性結合剤６の表面６ａと、凹部形成用部材１０の突出面１０ａとを、容器５の外面５ａに密着させる形で組み付けられている。
【００３６】
なお、本実施形態における凹部形成用部材１０は、容器５への組み付け時における流動性結合剤保持凹部７の深さ保持の観点から、ある程度以上の機械的剛性を有し、かつ圧縮変形し難い材料（容器５よりヤング率等の機械的物性値が小さい材料）で、例えば樹脂材料により構成される。これにより、容器５との密着を図り、その密着状態において容器５及び音響インピーダンス整合層２に伝わる振動を吸収する効果も得られる。
【００３７】
また、本実施形態における液体検知ユニット１００の超音波出力面１００ａは、凹部形成用部材１０の突出面１０ａと流動性結合剤６の露出表面６ａとからなる。この超音波出力面１００ａと上記流動性結合剤保持凹部７の底面７ａと超音波送信面１ａとが、上記第一実施形態と同様の投影位置関係を満している。
【００３８】
図５は、本発明の第三実施形態を示す図であり、図５（ａ）が液体検知ユニットの正面図（液体検知ユニットの先端面を示す図）、図５（ｂ）は図５（ａ）のＣ−Ｃ断面図及びＣ´−Ｃ´断面図である。
【００３９】
第三実施形態では、上記第二実施形態と同様に、音響インピーダンス整合層２とは別体形成された凹部形成用部材２０が設けられているが、図５に示すように、該凹部形成用部材２０が流動性結合剤６を吸収保持可能な多孔質弾性体として構成されている。この構成によると、流動性結合剤６を多孔質弾性体内部２０に格納しておくことができる。つまり、流動性結合剤６を多孔質弾性体２０にしみ込ませておくことができるので、該流動性結合剤６を流動性結合剤保持凹部以外にも保持しておくことができる。
【００４０】
また、この実施形態では、液体検知ユニット１００を容器５に組み付ける前の状態において、流動性結合剤６を多孔質弾性体２０の内部にのみ格納し、上記流動性結合剤保持凹部７には収容されていない状態とすることができる。液体検知ユニットを容器に組み付ける場合には、図５の（ｂ）に示すように、そのときの押圧力により多孔質弾性体が圧縮され、その圧縮により流動性結合剤６が流動性結合剤保持凹部７にしみ出るように構成できる。組み付け時に凹部に流動性結合剤６が収容されていると、その流動性結合剤６の流動（こぼれる等）により組み付け作業性が悪くなることがあるが、この構成によればそうした可能性を排除できる。
【００４１】
また、凹部形成用部材２０の軸線に対する外周周りには、該凹部形成用部材２０を被う補強体３０を形成することができる。凹部形成用部材２０が流動性結合剤６のしみ込んだ、スポンジ等のような多孔質弾性体である場合、該多孔質弾性体２０は外からの衝撃によって、しみ込んだ流動性結合剤を失う可能性があるが、上記構成によると、多孔質弾性体２０の外周周りが補強体３０で被われているのでそうした可能性がない。さらに、液体検知ユニット１００を容器５に組み付ける際には、補強体３０の容器側端面３０ａが容器５の外面５Ａに接触するので、補強体３０は、多孔質弾性体２０の圧縮変形量を規定する役割も果たす。つまり、補強体３０は、容器５への組み付け時に、流動性結合剤保持凹部７の深さを一定以上に確保する役割を果たす。
【００４２】
なお、図５の（ｂ）においては、組み付け前の流動性結合剤保持凹部７は、その深さがｄ１＋ｄ２（ｄ１は上記第一実施形態と同様の数値範囲を有した値）であったが、組み付けにより容器５が補強体３０の容器側端面３０ａに接触すると、多孔質弾性体２０が深さ方向にｄ２だけ圧縮変形する。結果、流動性結合剤保持凹部７の深さはｄ１となる。そして、これに伴い流動性結合剤保持凹部７には流動性結合剤６が入り込み、収容される。
【００４３】
本実施形態における音響インピーダンス整合層２は、出力面２ａが平坦面をなしている。さらに、超音波出力面１ａ側にフランジ部２ｆを有する形で形成され、多孔質弾性体２０の超音波出力面１ａ側を支持する構造となっている。また、本実施形態における補強体３０は、多孔質弾性体２０、音響インピーダンス整合層２、及び超音波トランスジューサ１の外周面を全て被い、これを保護した構造となっている。
【００４４】
なお、補強体３０は、液体検知ユニット１００の外周側最外位置にある構造体の外周周りに形成することができるので、第二実施形態に限らず、他の実施形態にも適用できる。これにより、音響インピーダンス整合層２や最外位置にある構造体の保護効果を期待できる。
【００４５】
また、本実施形態における液体検知ユニット１００の超音波出力面１００ａは、補強耐３０の突出面３０ａと凹部形成用部材２０の突出面２０ａと流動性結合剤６の露出表面６ａとからなる。この超音波出力面１００ａと上記流動性結合剤保持凹部７の底面７ａと超音波送信面１ａとが、上記第一実施形態と同様の投影位置関係を満している。
【００４６】
また、第三実施形態において、容器５への組み付け前に、液体検知ユニット１００を、図５の右側の状態にしておいてもよい。
【００４７】
図６は、本発明の第四実施形態を示す図であり、図６（ａ）が液体検知ユニットの正面図（液体検知ユニットの先端面を示す図）、図６（ｂ）は図６（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。
【００４８】
第四実施形態では、上記第一実施形態と同様に、図６に示すように、流動性結合剤保持凹部７が、音響インピーダンス整合層２における測定用超音波ビームの出力面２ａに直接形成されている。ただし、流動性結合剤保持凹部７は、音響インピーダンス整合層２の出力面２ａの外形形状に対応する環状形状を有した環状溝部として形成されている。本実施形態においては、出力面２ａの外形形状は円形状であるから、流動性結合剤保持凹部７も円環状に形成されている。円筒状の音響インピーダンス整合層２に対し、円環状の溝部７を形成することで、音響インピーダンス整合層２の駆動時や、温度変化、経時変化による線膨張ストレスを減じることができるので、該音響インピーダンス整合層２に生じるクラック等の劣化を防止できる。
【００４９】
なお、本実施形態における液体検知ユニット１００の超音波出力面１００ａは、音響インピーダンス整合層２の内外の出力面２ａと流動性結合剤６の露出表面６ａとからなる。この超音波出力面１００ａと上記流動性結合剤保持凹部７の底面７ａと超音波送信面１ａとが、上記第一実施形態と同様の投影位置関係を満している。
【００５０】
図７は、本発明の第五実施形態を示す図であり、図７（ａ）が液体検知ユニットの正面図（液体検知ユニットの先端面を示す図）、図７（ｂ）は図７（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。
【００５１】
第五実施形態では、上記第四実施形態と同様の構造を有するとともに、図７に示すように、流動性結合剤保持凹部をなす環状溝部７の内部に、その底面７ａ及び側壁面７ｂに密着する形で（本実施形態では内側壁面７ｂにのみ密着）、環状の弾性体（例えばゴムリング）４０が配置されている。環状の弾性体として、上記の多孔質弾性体を配置してもよい。この場合、上記第三実施形態と同様、組み付け時に流動性結合剤６がしみ出るよう、多孔質弾性体を、環状溝部７の深さｄ１（上記第一実施形態と同様の数値範囲を有した値）に対し音響インピーダンス整合層２の出力面２ａからｄ２だけ突出するように構成する。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の液体検知ユニットを備える液体検知機能付き容器の一実施形態を示す外観図。
【図２】図１の容器内部を示す部分断面図。
【図３】本発明の液体検知ユニットの第一実施形態を説明する図。
【図４】本発明の液体検知ユニットの第二実施形態を説明する図。
【図５】本発明の液体検知ユニットの第三実施形態を説明する図。
【図６】本発明の液体検知ユニットの第四実施形態を説明する図。
【図７】本発明の液体検知ユニットの第五実施形態を説明する図。
【図８】本発明の液体検知ユニットを備える液体検知機能付き容器の図１とは異なる実施形態を示す外観図。
【図９】本発明の液体検知ユニットを備える液体検知機能付き容器の図１及び図８とは異なる実施形態を示す外観図。
【符号の説明】
【００５３】
２００  液体検知機能付き容器
１００  液体検知ユニット
１  超音波トランスジューサ（超音波出力部、残響超音波検出部）
１ａ  超音波送受信面
２  音響インピーダンス整合層
５  容器
５Ａ  容器壁部
５ａ  容器壁部の外面
７  流動性結合剤保持凹部
１０，２０  凹部形成用部材
３０  補強体
４０  環状弾性体
Ｌ  液体
ＬＶ  液表面
【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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