(57)【要約】【課題】  高い汎用性を実現できる液体検知ユニットを提供する。【解決手段】  液体検知ユニット１００であって、交換用の超音波出力ユニット１０の固定部１５を、超音波出力ユニット１０から別体分離可能に形成された本体部２０の固定部２５に対し着脱可能に固定する固定構造を有するとともに、該着脱可能な固定状態において、出力ユニット側駆動端子１１と本体側駆動端子２４とが接続し、超音波出力ユニット１０の超音波出力部１に本体部２０の電源５０から駆動電圧の供給が可能となる。【選択図】図４
2009047594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波出力部と、該超音波出力部の超音波送信面と一体に形成され、測定対象となる容器の外壁面との密着面を有する音響インピーダンス整合層と、前記超音波出力部の出力ユニット側駆動端子と、出力ユニット側固定部と、を有した交換可能な超音波出力ユニットと、
前記超音波出力ユニットから別体分離可能に形成されるとともに、前記出力ユニット側固定部と着脱可能に固定する本体側固定部と、該本体側固定部を前記出力ユニット固定部に固定させた状態において前記超音波出力ユニットの前記駆動入力端子と電気的に接続する本体側駆動端子と、前記出力ユニット側駆動端子と前記本体側駆動端子とを介して前記超音波出力部に駆動電圧を供給する電源回路とを備えた本体部と、
を備えることを特徴とする液体検知ユニット。
【請求項２】
前記超音波出力ユニットは、前記音響インピーダンス層の仕様が互いに異なるものが複数用意され、
前記本体部に対し、それら複数の超音波出力ユニットいずれかが交換可能に装着される請求項１記載の液体検知ユニット。
【請求項３】
前記出力ユニット側駆動端子が前記出力ユニット側固定部として機能し、かつ前記本体部側駆動端子が前記本体部側固定部として機能する構成を有した請求項１又は請求項２に記載の液体検知ユニット。
【請求項４】
前記出力ユニット側駆動端子と前記本体側駆動端子とのいずれか一方が端子ピンとして突出形成され、他方が該端子ピンを挿入可能な端子ピン接続穴部として形成され、該端子ピンが該端子ピン接続穴部に挿入されることにより、双方が着脱可能な固定状態となる請求項３記載の液体検知ユニット。
【請求項５】
前記出力ユニット側駆動端子は前記端子ピンであり、前記超音波出力部の前記超音波送信面とは逆側のユニット後端面から後方に突出形成される一方で、前記本体側駆動端子は前記端子ピン接続穴部であり、前記ユニット後端面と対面する前記本体部の本体側対向面にて前記端子ピンを圧入可能に設けられている請求項４記載の液体検知ユニット。
【請求項６】
前記本体部の前端部には、前記超音波出力ユニット及び前記本体部の双方を着脱可能な固定状態とする際に、前記超音波出力ユニットの後端部が嵌合する、前端側に開口を有した筒状嵌合部が形成されている請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の液体検知ユニット。
【請求項７】
前記超音波出力ユニットは、内部に前記超音波出力部を配置する筒状の保護ケースを有するとともに、前記保護ケースの前端側には前記音響インピーダンス整合層が一体に固定され、かつ前記保護ケースの後端側には前記出力ユニット側駆動端子を備える後端ベース部が設けられている請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の液体検知ユニット。
【請求項８】
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７のいずれか１項に記載の液体検知ユニット。
【請求項９】
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８記載の液体検知ユニット。
【請求項１０】
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９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２００６−１６６１８３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。一方、特許文献３には、対象となるタンク（容器）の外側から非接触で液面を検知する方式として、容器壁を透過させる形で送信された超音波を反対側の壁（正反対側の鋼板材の壁で媒質との境界）で反射させ、再び容器壁を透過して超音波送信部兼受信部まで戻ってく反射波を検出し、液の有無を判断する液体検知ユニット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を保護するために、該送信面に音響インピーダンス整合層が一体に結合され、着脱不可とされている。一方で、被測定系をなす液体を収容した容器の壁部外面に対しては、液体ないしジェル状の流動性結合剤を音響インピーダンス整合層に塗布し、これを介して密着して配置されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、計測対象となるタンク（容器）には材質、塗装種類、厚み等が異なる様々な種類のものがあり、それぞれが異なる音響インピーダンスを有している。このため、これらの容器内の液面高さを計測するためには、容器の種類に応じた適切な音響インピーダンス整合層が一体結合された液体検知ユニットを準備する必要があった。つまり、容器の種類に応じた数の液体検知ユニットを準備する必要があるため、汎用性に欠くという課題があった。
【０００６】
また、液体検知ユニットの超音波出力面は、計測の度に容器と接触させる必要があるため、該超音波出力面は必然的に傷がつきやすい。また、外部に露出しているので埃が付着し易い。超音波出力面に傷や埃がついた液体検知ユニットでは、高精度の計測ができないことは言うまでも無く、それらが発見された場合は当然別の液体検知ユニットを用意する必要があり、コスト的に大きな負担となるという課題もあった。
【０００７】
本発明の課題は、高い汎用性を実現できる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】
【０００８】
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、
超音波出力部と、該超音波出力部の超音波送信面と一体に形成され、測定対象となる容器の外壁面との密着面を有する音響インピーダンス整合層と、超音波出力部の出力ユニット側駆動端子と、出力ユニット側固定部と、を有した交換可能な超音波出力ユニットと、
超音波出力ユニットから別体分離可能に形成されるとともに、出力ユニット側固定部と着脱可能に固定する本体側固定部と、該本体側固定部を出力ユニット固定部に固定させた状態において超音波出力ユニットの駆動入力端子と電気的に接続する本体側駆動端子と、出力ユニット側駆動端子と本体側駆動端子とを介して超音波出力部に駆動電圧を供給する電源回路とを備えた本体部と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
そして、超音波出力ユニットは、音響インピーダンス層の仕様が互いに異なるものが複数用意され、本体部に対し、それら複数の超音波出力ユニットいずれかが交換可能に装着することができる。
【００１０】
上記本発明の構成によれば、超音波出力ユニットが取り外し・取り付け可能な構造をしているため、超音波送信面に傷や埃がついた場合や、超音波送信部が壊れてしまった場合等に、液体検知ユニットそのものを交換する必要が無く、超音波出力ユニットのみの交換で、液体検知ユニットが再度使用可能となるので再利用性に非常に優れる。また、超音波出力ユニットは複数種類のものと交換できるので、測定対象となる対象容器側面と超音波出力ユニットとの音響的マッチングを図り易く、材質、塗装種類、厚み等が異なる様々な種類の容器に対し、内部の液体の有無や液面レベルの計測が可能となるので、高い汎用性を実現できる。
【００１１】
出力ユニット側駆動端子が出力ユニット側固定部として機能し、かつ本体部側駆動端子が本体部側固定部として機能する構成とすることもできる。この構成によると、超音波出力ユニットと本体部とを着脱可能に固定する固定構造が両者の端子構造により実現されるので、両者に別途固定部を設ける必要が無く、互いをシンプルな形状とできる。具体的には、出力ユニット側駆動端子と本体側駆動端子とのいずれか一方を端子ピンとして突出形成し、他方を、該端子ピンを挿入可能な端子ピン接続穴部として形成することができる。そして、該端子ピンが該端子ピン接続穴部に挿入されることにより、超音波出力ユニットと本体部との双方を着脱可能な固定状態（例えば圧入固定状態）となるように構成できる。
【００１２】
また、出力ユニット側駆動端子を端子ピンとし、超音波出力部の超音波送信面とは逆側のユニット後端面から後方に突出形成する一方で、本体側駆動端子を端子ピン接続穴部とし、ユニット後端面と対面する本体部の本体側対向面にて端子ピンを圧入可能に設けることができる。これにより、両者を着脱可能な圧入固定状態とすることができるし、取り付け及び取り外しも容易となる。
【００１３】
本体部の前端部には、超音波出力ユニット及び本体部の双方を着脱可能な固定状態とする際に、超音波出力ユニットの後端部が嵌合する、前端側が開口した筒状嵌合部を形成することができる。これにより、本体部に対し着脱可能な固定状態となった超音波出力ユニットをより安定的に保持できる。なお、上記端子による固定構造の有無に関わらず、この筒状嵌合部が超音波出力ユニットの後端部を嵌合することにより、両者を着脱可能に固定する構成とすることもできる。
【００１４】
また、超音波出力ユニットには、内部に超音波出力部を配置する筒状の保護ケースを設けることができる。そして、該保護ケースの前端側には音響インピーダンス整合層を一体に固定し、かつ該保護ケースの後端側には出力ユニット側駆動端子を備えた後端ベース部を設けることができる。この構成によると、超音波出力ユニットの要部をなす超音波出力部が保護される。また、保護ケースの前端側開口を音響インピーダンス整合層で蓋い、かつ保護ケースの後端側開口を上記後端ベース部で蓋うことで、超音波出力部を密閉空間内に配置することができる。これにより、超音波出力部をより保護された状態にできる。
【００１５】
ところで、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。
【００１６】
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。
【００１７】
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】
【００１８】
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。
【００１９】
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。また、容器５には、図３に示すように、樹脂塗装４が塗布されており、その外表面が容器外面５ａとされている。樹脂塗装４には、例えば、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリエステル、エポキシ系の樹脂材料等を使用することができる。
【００２０】
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（図２）。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、該容器５内の液体情報、具体的には液面ＬＶの位置を、容器５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、図１に示すように、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。
【００２１】
液体検知ユニット１００は、本体部をなす電源ユニット２０と、交換可能な超音波出力ユニット１０とが着脱可能に固定された形で使用される。超音波出力ユニット１０には、音響インピーダンス層の仕様が互いに異なるものが複数用意されており、後述する本体部２０に対し、それら複数の超音波出力ユニット１０いずれかが交換可能に装着される交換用ユニットとして形成されている。
【００２２】
超音波出力ユニット１０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に直接密着して又は接着層（例えば接着剤からなる接着剤層：図示無し）を介して一体に固定されて着脱不可（なお、ここでの着脱不可とは、液体検知ユニット１００を通常使用する際に負荷される程度の力では取り外せないという意味であり、通常の使用範囲の中で負荷されないような大きな外力が作用した場合を含むものではない）とされ、かつ測定対象となる容器５の壁部外面５ａとの密着面２ａを有する音響インピーダンス整合層２と、を有して構成されている。超音波出力部１は、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。
【００２３】
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、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。音響インピーダンス整合層２と容器５の壁部外面５ａとは、流動性結合剤（カプラント剤：水やグリス等）を介して密着する（密着面２ａ）。そして、本実施形態においては、該密着面２ａが超音波出力ユニット１０の超音波出力面１０ａとなっている。
【００２４】
また、本実施形態における超音波出力部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（圧電セラミック）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及び残響超音波受信部の超音波受信面は、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４に示すように、本体部２０側に設けられたマイコン１０６と接続可能に構成されており、このマイコン１０６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１０６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、この液体検知ユニット１００は、図８に示すように、容器５の深さ方向において、容器５内に定められた複数の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】
超音波出力ユニット１０は、上記した超音波出力部１及び音響インピーダンス整合層２とともに、図５に示すように、超音波出力部１を超音波出力（超音波振動）させるための駆動電圧が外部から入力される出力ユニット側駆動端子１１と、本体部２０側に着脱可能に固定するための出力ユニット側固定部１５と、を有して形成されている。図５（ａ）は超音波出力ユニット１０の斜視図、図５（ｂ）は超音波出力ユニット１０の斜視断面図、図５（ｃ）は図５（ｂ）の断面を示した断面図である。
【００２９】
また、超音波出力ユニット１０は、内部に超音波トランスジューサ１を配置する筒状の保護ケース３を有している。保護ケース３において、前端部３Ａの前端側開口部３ｉには音響インピーダンス整合層２が一体に固定され、かつ後端部３Ｂの後端側開口部３ｈには出力ユニット側駆動端子１１を備える後端ベース部１４が嵌合固定されている。後端部３Ｂの内周面は、開口部３ｈの開口側から前方（音響インピーダンス整合層２側）に向かう途中位置に、開口面積を内向きに縮小する段差部３Ｃが形成されている。該段差部３Ｃは、後端ベース部１４の嵌合時に該後端ベース部１４の外周側前端面１４ｃを載置するベース載置面３ｃを有しており、該後端ベース部１４の嵌合時の嵌合深さを規定するためのストッパー部として機能している。
【００３０】
出力ユニット側駆動端子１１は後端ベース部１４に貫通固定されている。そして、出力ユニット側駆動端子１１は、筒状の保護ケース３の内部空間３ｇにおいて、超音波出力部１とワイヤー接続（ワイヤー１１ｗ）されている。本実施形態においては、保護ケース３の前端側開口部３ｉが音響インピーダンス整合層２で蓋われ、かつ保護ケース３の後端側開口部３ｈが上記後端ベース部１４で蓋われているので、超音波トランスジューサ１及びワイヤー１１ｗを外部から保護している。
【００３１】
後端ベース部１４は絶縁層として形成されている。さらに、後端ベース部１４は二層構造１２，１３を有し、本体部２０側の絶縁層１２が絶縁層１３よりも高い弾性変形能を有した弾性材料にて形成され、本体部２０の取り付け時の緩衝手段（緩衝材）として機能している。なお、本実施形態における出力ユニット側駆動端子１１は２つの端子ピンとして構成されており、後端ベース部１４から突出する突出先端側が細く、付け根側（後端ベース部側）が太い形状を有している（図５（ｂ））。
【００３２】
一方、本体部２０は、図６に示すように、上記超音波出力ユニット１０から別体分離可能に形成されている。なお、図６は、本体部２０の前端側の斜視図であるとともに、その一部が切り欠かれた部分断面図である。本体部２０は、出力ユニット側固定部１５と着脱可能に固定する本体側固定部２５と、該本体側固定部２５を出力ユニット固定部に固定させた状態において超音波出力ユニット１０の駆動入力端子と電気的に接続する本体側駆動端子２４と、出力ユニット側駆動端子１１と本体側駆動端子２４とを介して超音波出力部１に駆動電圧を供給する電源回路４０とを備えて構成されている。つまり、超音波出力ユニット１０及び本体部２０には、互いを着脱可能に固定するための固定部１５，２４が設けられており、超音波出力ユニット１０が本体部２０に対し交換可能とされるとともに、それら固定部１５，２４による超音波出力ユニット１０及び本体部２０の固定状態において、本体２０側の電源（駆動電圧供給源）５０から超音波出力部１への駆動電圧の供給が可能となっている。
【００３３】
なお、本実施形態においては、出力ユニット側駆動端子１１が出力ユニット側固定部１５に兼用され、かつ本体部側駆動端子が本体部２０側固定部に兼用された構成を有している。具体的に言えば、出力ユニット側駆動端子１１は端子ピン１１であり、該端子ピン１１は超音波出力部１の超音波送信面１ａとは逆側のユニット後端面１４ｂから後方に突出形成される一方で、本体側駆動端子２４は該端子ピン１１を圧入可能な端子ピン接続穴部２４であり、ユニット後端面１４ｂと対面する本体部２０の本体側対向面２３ａに開口部（穴部）２４ｈを設けた形で形成されている。それら両者１１，２４の圧入固定により、超音波出力ユニット１０が本体部２０に着脱可能に固定される一方で、金属材料からなる端子ピン１１及び端子ピン接続穴部２４が互いに接続され、互いが導通した状態となる。
【００３４】
また、本実施形態の端子ピン接続穴部２４は、端子ピン１１に対応して２つ形成されており、それぞれが該端子ピン１１に対応した穴形状を有している。端子ピン接続穴部２４は、前端側を開口して（開口部２４ｈ）形成される一方で、後端側には、回路基板３０を板厚方向に狭圧保持する凹部２４ｂが形成されており、該回路基板３０の図示されない端子部に直接接続している。
【００３５】
なお、端子ピンと端子ピン接続穴部との関係は、出力ユニット側駆動端子１１と本体側駆動端子２４とで逆にして構成することもできる。
【００３６】
本体前端部２１は、筒状嵌合部として形成されている。該筒状嵌合部２１は、超音波出力ユニット１０及び本体部２０の双方を着脱可能な固定状態とする際に超音波出力ユニット１０の後端側が嵌合する部分であり、前端側に開口部２１ｈを有した形で形成されている。なお、本実施形態においては、本体部２０の筒状嵌合部２１も本体側固定部２５として機能し、これに嵌合される超音波出力ユニット１０の後端部３Ｂも出力ユニット側固定部１５として機能している。つまり、本実施形態においては、本体部２０と超音波出力ユニット１０の着脱可能な固定構造として、端子ピン１１及び端子ピン接続穴部２４による着脱可能な圧入固定構造と、筒状嵌合部２１による着脱可能な嵌合固定構造との双方が採用されている。なお、該固定構造としては、上記端子ピンによる固定構造のみを採用してもよいし、筒状嵌合部２１による着脱可能な固定構造のみを採用してもよく、本発明としては、少なくとも、本体部２０と超音波出力ユニット１０との双方を着脱可能に固定するための固定部１５，２５を備えた構造を有していればよい。
【００３７】
筒状嵌合部２１には、その底部２３に端子ピン接続穴部２４が形成される前端ベース部が形成されており、該底部２３の表面（底部の前面：底面）２３ａを本体側対向面として有する。前端ベース部２１には貫通孔２３ｈが設けられており、該貫通孔２３ｈに端子ピン接続穴部２４が嵌め込まれた形で固定されている。
【００３８】
本体後端部２２は筒状に形成されており、その内部空間２０ａには電源（駆動電圧供給源）５０と駆動電圧制御部１０６を内包している。また、本体後端部２２には、後方に開口した開口部２２ｈが設けられており、電源（駆動電圧供給源）５０は、該開口部２２ｈから挿入する形で配置可能とされている。即ち、電源５０は該開口部２２ｈから取り外すことができ、交換可能である。また、該開口部２２ｈには蓋２９を着脱可能に組み付けて、取り付けられた電源の脱落を防止している。なお、駆動電圧制御部１０６はマイコンとして構成されており、電源５０に接続される電源回路４０とともに回路基板３０上に形成されている。
【００３９】
次に、本実施形態における液体検知ユニット１００の電気的構成を説明する。図４は、液体検知ユニット１００の電気的構成を示すブロック図である。
【００４０】
図４に示す超音波出力ユニット１０は、超音波出力部１を超音波出力（超音波振動）させるための駆動電圧の入力を外部から受けるための出力ユニット側駆動端子１１を備えるとともに、該出力ユニット側駆動端子１１を介して、本体部２０側の駆動回路１０１から出力された駆動電圧の印加により超音波ビームを送出する超音波送出機能と、残響超音波の受信により電気信号（受信信号）を本体部２０側の信号処理回路１０３に出力する超音波受信機能とを複合して備える。具体的には、板厚方向に分極処理された圧電セラミック振動板１ｖと、該圧電セラミック振動板１ｖの各主表面を覆う形で該圧電セラミック振動板１ｖを挟んで対向形成された電極対１ｅ，１ｅとを備える。この電極対１ｅ，１ｅは、超音波ビームの送信駆動時には該圧電セラミック振動板１ｖを超音波振動させるための駆動電圧が印加される駆動電極となり、残響超音波の受信時には圧電セラミック振動板１ｖの振動に伴う電気信号を本体部２０側（出力ユニット側駆動端子１１）に出力する出力電極となる。これら電極対１ｅ，１ｅと、駆動回路１０１及び信号処理回路１０３との接続切り替えは、本体部２０側の切替スイッチ１０１ｓにより行なわれる。
【００４１】
他方、図４に示す本体部２０は、出力ユニット側駆動端子１１と電気的に接続する本体側駆動端子２４と、出力ユニット側駆動端子１１と本体側駆動端子２４とを介して駆動電圧供給源５０から超音波出力部１に駆動電圧を供給する電源回路４０と、駆動電圧の出力制御を行う制御部（マイコン）１０６と、を備えて構成されている。また、マイコン１０６は、駆動回路１０１、周波数設定部１０２、信号処理回路１０２、切替スイッチ１０１ｓ、表示部１０４及び入力部１０５と接続し、これらの動作シーケンス制御を司る。
【００４２】
駆動回路１０１は、出力周波数が可変に構成された発振回路（ここでは、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）１０１ｂと、その発振回路１０１ｂの出力を増幅して圧電セラミック振動板１０へ駆動信号として出力する主回路（アンプ）１０１ａとを有する。発振回路１０１ｂの出力周波数は、周波数設定部１０２から入力される周波数指示電圧に応じて変更される。出力周波数は、容器５への組み付け前に予めその大きさが設定されている。主回路１０１ａは、電源回路４０を介して駆動電源５０に接続されている。
【００４３】
マイコン１０６により、切替スイッチ１０１ｓが本体側駆動端子２４を駆動回路１０１に接続する駆動接続状態に切り替えられるとともに、駆動回路１０１が設定された周波数にて駆動電圧を本体側駆動端子２４（超音波トランスジューサ１側）に出力する。そして、予め定められた印加パルス期間ｔｎ（例えば１０〜５０μｓ程度）が完了すると出力は強制的に遮断される。そして、その遮断とともに切替スイッチ１０１Ｓが、本体側駆動端子２４を信号処理回路１０３に接続する信号検出接続状態に切り替わり、信号処理回路１０３が本体側駆動端子２４から残響振動信号を受信するとともに、該残響振動信号の波形に基づいて容器５内の液体Ｌの有無を判定し、その判定結果信号をマイコン１０６に出力する。
【００４４】
また、マイコン１０６には入力部１０５と表示部１０４も接続されている。入力部１０５は押しボタンスイッチやキーボードなどで構成され、周波数設定処理に使用される。また、表示部１０４は液体有無の検出判定結果を視覚的に出力するものであり、例えばＬＥＤ点灯部として構成されている。
【００４５】
図７は、超音波出力ユニット１０と本体部２０との組み付けを説明する図である。上記でも述べたように、本実施形態においては、筒状の超音波出力ユニット１０の後端側を本体部２０の前端の筒状嵌合部２１に嵌合し、これに伴い超音波出力ユニット１０の出力ユニット側駆動端子１１が本体部側駆動端子２４に圧入されることで、双方１０，２０が着脱可能な固定状態となる。
【００４６】
以上、本発明の各実施形態を説明したが、これらはあくまで例示にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【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容器への組み付け状態を示す断面図。
【図４】本発明の液体検知ユニットを示すブロック図。
【図５】超音波出力ユニットの構造を説明する図。
【図６】本体部の構造を説明する図。
【図７】超音波出力ユニットの本体部への組み付けを説明する図。
【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とは異なる一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とは異なる一実施形態を示す外観図。
【符号の説明】
【００４８】
１００  液体検知ユニット
１０  超音波出力ユニット
１１  出力ユニット側駆動端子
１５  出力ユニット側固定部
２０  本体部
２４  本体側駆動端子
２５  本体側固定部
１  超音波トランスジューサ（超音波出力部、残響超音波受信部）
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
４０  電源回路
５０  電源（駆動電圧供給源）
２００  液体検知機能付き容器
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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