JP6627831B2 - Liquid level detector - Google Patents
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Description
本発明は、超音波センサを用いてタンク内の液体の液面の位置を検出する液面検出装置に関するものである。 The present invention relates to a liquid level detection device that detects a liquid level position of a liquid in a tank using an ultrasonic sensor.
従来の液面検出装置として、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１の液面検出装置では、センサ用ケース内に収納された超音波センサが、燃料タンクの底面に設けられている。超音波センサは、リード線を介して、制御回路に接続されている。制御回路内には、パルス発生回路、演算回路、および駆動回路等が設けられている。
As a conventional liquid level detecting device, for example, a device described in
パルス発生回路から出力されるパルス状電圧信号によって、超音波センサから超音波が発射される。そして、超音波センサは、燃料タンク内の液体の液面から反射される反射波を受信すると、電圧信号を演算回路に出力する。演算回路は、超音波が発射されて受信されるまでの時間に基づいて、液面までの高さ、および燃料の残量を算出するようになっている。更に、駆動回路は、燃料残量を表示させるための信号を表示部（コンビネーションメータ）に出力する。すると、表示部に燃料残量が表示されるようになっている。 Ultrasonic waves are emitted from the ultrasonic sensor by a pulse voltage signal output from the pulse generation circuit. The ultrasonic sensor outputs a voltage signal to the arithmetic circuit when receiving the reflected wave reflected from the liquid surface of the liquid in the fuel tank. The arithmetic circuit calculates the height up to the liquid level and the remaining amount of fuel based on the time from when the ultrasonic wave is emitted until it is received. Further, the drive circuit outputs a signal for displaying the remaining fuel amount to a display unit (combination meter). Then, the remaining fuel amount is displayed on the display unit.
上記特許文献１では、超音波センサはリード線を介して制御回路に接続されている旨が記載されている。しかしながら、通常、センサ用ケースの外面に一対のターミナルが設けられて、超音波センサの２つの端子部が、それぞれのターミナルを介して、リード線の一端側に接続されると共に、リード線の他端側が、制御回路に接続される形がとられる場合がある。リード線は外部に絶縁材からなる被覆が設けられるが、ターミナルは金属材そのままの状態（むき出し）で、燃料中に曝される。よって、超音波センサの両端子部は、ターミナルを介して燃料中に曝される形となる。
ここで、冬場等で、タンク内において、空気中に含まれる水蒸気が結露すると、水となって燃料タンク内の底面（底部）に溜まる。水は、燃料に対して導電率の高い液体であり、結露の繰り返しによって水の量が増えて、超音波センサの端子部に到達すると両端子部間において、短絡状態となってしまう。両端子部間が短絡状態となると、端子部が電食して、その結果、例えば折損に至り、超音波センサの寿命低下に繋がる。 Here, when water vapor contained in air is condensed in the tank in winter or the like, it becomes water and accumulates on the bottom (bottom) in the fuel tank. Water is a liquid having high conductivity with respect to fuel, and the amount of water increases due to repeated condensation, and when the water reaches the terminals of the ultrasonic sensor, a short circuit occurs between the terminals. When a short circuit occurs between the two terminal portions, the terminal portions are eroded, which results in, for example, breakage, which leads to a reduction in the life of the ultrasonic sensor.
本発明の目的は、上記問題に鑑み、タンク内の液体よりも導電率の高い液体によって超音波センサの端子部間に短絡が発生しても、その短絡状態を検知可能とする液面検出装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a liquid level detection device capable of detecting a short-circuit state even when a short circuit occurs between terminals of an ultrasonic sensor due to a liquid having higher conductivity than the liquid in a tank. Is to provide.
本発明は、上記目的を達成するため、以下の技術的手段を採用する。 The present invention employs the following technical means to achieve the above object.
本発明では、タンク（１０）内に溜められる第１液体（１１）の液面（１２）に対して超音波を発射する超音波センサ（１１０）と、
超音波センサに対して、超音波を発射させるための駆動信号を与える駆動回路部（１４０）と、
駆動回路部に対して駆動信号の出力制御を行うと共に、液面から超音波センサに反射される反射波に相当する反射波信号を用いて、液面の位置を演算する制御演算回路部（１６０）と、を備える液面検出装置において、
超音波センサには、一対の端子部（１１２ａ、１１２ｂ）が設けられ、
駆動信号は、端子部に対して与えられるようになっており、
制御演算回路部は、第１液体よりも導電率が高く、タンク内に混入した第２液体によって、一対の端子部の間に短絡の発生があるか否かを、駆動信号によって超音波センサを流れる電流値が、第２液体の導電率に応じた値であるか否かによって、判定することを特徴としている。
In the present invention, an ultrasonic sensor (110) for emitting ultrasonic waves to a liquid surface (12) of a first liquid (11) stored in a tank (10);
A drive circuit unit (140) for providing a drive signal for emitting an ultrasonic wave to the ultrasonic sensor;
A control operation circuit unit (160) that controls the output of the drive signal to the drive circuit unit and calculates the position of the liquid surface using a reflected wave signal corresponding to the reflected wave reflected from the liquid surface to the ultrasonic sensor. ), Comprising:
The ultrasonic sensor is provided with a pair of terminal portions (112a, 112b),
The drive signal is provided to the terminal section,
The control operation circuit unit determines whether or not there is a short circuit between the pair of terminals due to the second liquid mixed in the tank with the conductivity higher than the first liquid. The determination is made based on whether or not the value of the flowing current is a value corresponding to the conductivity of the second liquid.
この発明によれば、一対の端子部（１１２ａ、１１２ｂ）の間に第２液体による短絡があると、端子部（１１２ａ、１１２ｂ）には、第２液体の導電率に応じた電流が流れる。よって、制御演算回路部（１６０）は、駆動信号による電流値を用いて、端子部（１１２ａ、１１２ｂ）間の短絡の発生を判定できるので、液面検出機能に加えて、短絡有無の検知機能を有する液面検出装置とすることができる。 According to this invention, when there is a short circuit due to the second liquid between the pair of terminal portions (112a, 112b), a current according to the conductivity of the second liquid flows through the terminal portions (112a, 112b). Therefore, the control operation circuit unit (160) can determine the occurrence of a short circuit between the terminal units (112a, 112b) using the current value based on the drive signal. And a liquid level detecting device having:
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 Note that the reference numerals in parentheses of the above means indicate the correspondence with specific means described in the embodiment described later.
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。 Hereinafter, a plurality of embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In each embodiment, portions corresponding to the items described in the preceding embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted. In the case where only a part of the configuration is described in each embodiment, the other embodiments described above can be applied to other parts of the configuration. Not only the combination of the parts that clearly indicate that the combination is possible in each embodiment, but also the embodiments can be partially combined without being specified, if there is no particular problem with the combination. It is also possible.
（第１実施形態）
第１実施形態の液面検出装置１００について、図１〜図８を用いて説明する。液面検出装置１００は、例えば車両用の燃料タンク１０内のガソリン等の燃料１１の液面１２の位置を検出する装置である。燃料タンク１０は、本発明のタンクに対応し、燃料１１は、本発明の第１液体に対応する。図１〜図４に示すように、液面検出装置１００は、超音波センサ１１０、ケース１２０、伝送管１３０、駆動回路部１４０、受信回路部１５０、および制御演算回路部１６０等を備えている。超音波センサ１１０、ケース１２０、および伝送管１３０は、燃料タンク１０の底面１３に設けられており、また、駆動回路部１４０、受信回路部１５０、および制御演算回路部１６０は、燃料タンク１０の外部に設けられている。
(1st Embodiment)
The liquid
超音波センサ１１０は、燃料タンク１０内の燃料１１の液面１２に対して超音波を発射すると共に、反射波を受信する超音波振動子である。超音波センサ１１０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）等により円盤状に形成されている。そして、超音波センサ１１０は、ケース１２０および蓋部１２１によって形成される空間内に収容されている。
The
ケース１２０は、樹脂製で有底筒状を成す容器体であり、筒軸が水平方向を向くように配置されている。蓋部１２１は、樹脂製の板状の部材であり、ケース１２０の開口側を閉塞するように設けられている。蓋部１２１には、貫通孔１２１ａが２つ設けられている。超音波センサ１１０は、ケース１２０の底部１２０ａに当接するように配置されている。
The
超音波センサ１１０の表面および裏面（図２中の左右両端面）には、それぞれ外部と電気的に接続される電極１１１ａ、電極１１１ｂが印刷成形によって形成されている。各電極１１１ａ、１１１ｂは、それぞれ超音波センサ１１０の表面のほぼ全面、および裏面のほぼ全面にわたって形成されている。
各電極１１１ａ、１１１ｂには、一対の端子部１１２ａ、１１２ｂの一端側がそれぞれ半田付けあるいは圧接等により接続されている。各端子部１１２ａ、１１２ｂの他端側は、蓋部１２１の貫通孔１２１ａを貫通するように延設され、蓋部１２１の外側面に設けられたターミナル１１３ａ、１１３ｂにそれぞれ接続されている。更に、ターミナル１１３ａ、１１３ｂには、リードワイヤ１１４ａ、１１４ｂが接続されている。リードワイヤ１１４ａ、１１４ｂのターミナル１１３ａ、１１３ｂとは反対側は、駆動回路部１４０、受信回路部１５０、および制御演算回路部１６０と接続されている。
One ends of a pair of
ターミナル１１３ａ、１１３ｂは、金属材から成る配線用の接続部材であり、金属材そのままの状態（むき出し状態）で、燃料１１中に曝される。よって、各端子部１１２ａ、１１２ｂも、ターミナル１１３ａ、１１３ｂを介して燃料１１中に曝される形となっている。尚、リードワイヤ１１４ａ、１１４ｂの外部は、絶縁材によって被覆されている。
The
超音波センサ１１０は、各端子部１１２ａ、１１２ｂから両電極１１１ａ、１１１ｂ間に電圧が印加されると、上記したピエゾ効果により板厚方向である軸方向（図１中の左右方向）に振動して超音波を発射するようになっている。
When a voltage is applied between the two
ケース１２０内において、超音波センサ１１０と、蓋部１２１との間には、防振部１１５が設けられている。防振部１１５は、柔軟な樹脂材料、あるいはゴム材料（例えば、ニトリルゴム）等から形成されている。防振部１１５は、ケース１２０に蓋部１２１が固定されることで、ケース１２０内において圧縮されて弾性変形した状態となっている。この防振部１１５の弾性力により、超音波センサ１１０はケース１２０の底部１２０ａに押し付けられている。
In the
防振部１１５は、超音波センサ１１０の残響振動を抑制すると共に、超音波センサ１１０から背後（蓋部１２１側）へ漏れる超音波パルスを吸収するようになっている。よって、超音波センサ１１０から発射される超音波パルスは、主に後述する伝送管１３０の水平経路１３２内の燃料１１へ向けて進行するようになっている。
The
伝送管１３０は、超音波センサ１１０から発射される超音波を燃料１１の液面１２に向けて伝播させると共に、液面１２で反射した超音波を再び超音波センサ１１０に伝播させる経路（伝播経路）を形成するものである。伝送管１３０は、ハウジング１３１、水平経路１３２、垂直経路１３３、および反射板１３４等を有している。
The
ハウジング１３１は、Ｌ字状を成す筒状部材であり、例えば、燃料タンク１０内の燃料１１に対して安定性に優れる樹脂材により形成されている。ハウジング１３１の断面形状は、円形状となっている。ハウジング１３１には、Ｌ字状の一辺を成す水平部分１３１ａと他辺を成す垂直部分１３１ｂとが設けられており、垂直部分１３１ｂの端部側が上側を向くようにして、水平部分１３１ａが燃料タンク１０の底面１３に固定されている。そして、水平部分１３１ａの端部の内側には、ケース１２０（超音波センサ１１０）が固定されている。ケース１２０の底部１２０ａは、水平部分１３１ａの端部側において、軸方向の内側に入り込むように配置されている。
The
水平部分１３１ａは、ケース１２０側から垂直部分１３１ｂ側に向けて、内径が順次小さく成るように（縮径されて）形成されている。また、垂直部分１３１ｂの端部は、燃料タンク１０の深さ方向の中間位置まで延びている。
The
水平経路１３２は、断面形状が円形状で、ハウジング１３１の水平部分１３１ａの内側に接するように設けられた筒状部材となっており、樹脂材、あるいは金属材により形成されている。水平経路１３２は、ハウジング１３１の水平部分１３１ａと同様に、ケース１２０側から垂直部分１３１ｂ側に向けて、内径が順次小さく成るように（縮径されて）形成されている。
The
水平経路１３２のケース１２０とは反対側には、基準面１３２ａが形成されている。超音波センサ１１０から基準面１３２ａまでの距離は、予め定めた所定の基準距離Ｌとなっている。基準面１３２ａは、水平経路１３２の軸線方向に段状を成し、周方向にリング状を成し、超音波センサ１１０に対向する面として形成されている。したがって、超音波センサ１１０から発射された超音波の一部は基準面１３２ａに入射し、基準面１３２ａで反射して再び超音波センサ１１０に向かって進み、超音波センサ１１０に入射するようになっている。
A
水平経路１３２内には、ハウジング１３１の下側（底面１３側）に設けられた開口部から燃料１１が浸入するようになっている。
The
垂直経路１３３は、断面形状が円形状で、一端側がハウジング１３１の垂直部分１３１ｂの内側に接するように設けられた筒状部材となっており、水平経路１３２と同様に、樹脂材、あるいは金属材により形成されている。垂直経路１３３は、水平経路１３２に対してほぼ直交している。垂直経路１３３の他端側は、燃料１１の満タン時の液面１２よりも所定長さだけ上方に突き出すように設定されている。垂直経路１３３の直径寸法は、水平経路１３２の縮径された側の直径寸法と等しく形成されている。
The
垂直経路１３３内には、水平経路１３２から連続して、燃料１１が浸入するようになっている。垂直経路１３３における燃料１１の上側位置は、燃料タンク１０内の液面１２と同じ位置となる。
The
反射板１３４は、水平経路１３２と垂直経路１３３との間に設けられた板部材であり、例えば、鉄系金属、好ましくはステンレス鋼板等の金属材によって形成されている。反射板１３４は、燃料タンク１０の底面１３に対して、４５°程度傾斜されて配置されており、超音波センサ１１０から発射された超音波を燃料１１の液面１２に向けて反射させると共に、液面１２で反射した超音波を超音波センサ１１０に向けて反射させるようになっている。
The
駆動回路部１４０は、送信回路を形成し、超音波センサ１１０に対して、超音波を発射させるための駆動信号（１）を与える回路部となっている。駆動回路部１４０は、例えば、所定の周波数で発振する高周波発信器およびその発振信号を増幅する増幅回路から構成され、後述する制御演算回路部１６０からの指示を受けると駆動信号（１）を超音波センサ１１０に対して出力して、超音波センサ１１０を駆動し、超音波を発射させるようになっている。尚、駆動回路部１４０としては、高周波発信器を省略し、制御演算回路部１６０より高周波信号を重畳した信号を与えるようにしてもよい。
The drive circuit unit 140 is a circuit unit that forms a transmission circuit and supplies a drive signal (1) for emitting ultrasonic waves to the
受信回路部１５０は、超音波センサ１１０で受信される受信信号の中から、水平経路１３２の基準面１３２ａから反射される反射波に相当する基準波信号、および液面１２から反射される反射波に相当する液面波信号を検出する回路部となっている。受信回路部１５０は、増幅回路部１５１、検波回路部１５２、および比較回路部１５３を有している。
The receiving
増幅回路部１５１は、超音波センサ１１０で受信される信号を増幅して増幅信号（２）とする回路部となっている。また、検波回路部１５２は、増幅信号（２）を半波整流して検波信号（３）に変換する回路部となっている。検波信号（３）は、半波整流された波形のそれぞれのピークを繋ぐ信号として形成される。また、比較回路部１５３は、検波信号（３）と、制御演算回路部１６０から出力される閾値信号（４）とを比較処理して、検波信号（３）において閾値信号（４）よりも大きい領域を比較信号（５）として制御演算回路部１６０に出力する回路部となっている。比較信号（５）は、本発明の反射波信号に対応する。
The
制御演算回路部１６０は、駆動回路部１４０から超音波センサ１１０に対して駆動信号（１）を出力させる制御（出力制御）を行うと共に、受信回路部１５０からの比較信号（５）を用いて、液面１２の位置を演算する部位となっている。制御演算回路部１６０は、演算した液面１２の位置（燃料残量）を例えば、表示部としてのコンビネーションメータ１７０に表示させるための指示を送るようになっている。
The control
また、制御演算回路部１６０は、駆動信号（１）によって超音波センサ１１０（各端子部１１２ａ、１１２ｂ）を流れる電流値（ｉ）に基づいて、各端子部１１２ａ、１１２ｂ間の短絡発生の有無を検知するようになっている。制御演算回路部１６０は、各端子部１１２ａ、１１２ｂ間に短絡の発生があると検知すると、コンビネーションメータ１７０にその旨を表示させるための指示を送るようになっている。
Further, the control
液面検出装置１００は、以上のように構成されており、以下、図５〜図８を加えて、その作動および作用効果について説明する。
The liquid
１．液面位置検出制御
図４、図５は、液面位置検出制御における制御の流れ、および各信号波形を示している。制御演算回路部１６０は、超音波センサ１１０に対して、駆動信号（１）を与え、超音波発射を行わせ、超音波発射に基づく反射超音波（後述する基準波と液面波）から液面１２の位置を検出するようになっている。制御演算回路部１６０は、これを１サイクルの制御とし、以下、繰り返すようにしている。１サイクルにおける制御時間は、反射超音波（基準波と液面波）の受信が可能となる時間としている。ここでは、制御時間は、例えば１００ｍｓ程度（微小時間）としている。
1. Liquid Level Position Detection Control FIGS. 4 and 5 show the flow of control in the liquid level position detection control and signal waveforms. The control
まず、制御演算回路部１６０は、駆動回路部１４０から超音波センサ１１０に対して、正電位の駆動信号（１）を出力させる。正電位の駆動信号（１）は、例えば、＋５Ｖ程度の矩形波である。正電位の駆動信号（１）の電位は、＋５Ｖに限定されるものではなく、適宜設定可能である。また、正電位の駆動信号（１）は、矩形波に代えて、サイン波の半波、台形波等としてもよい。
First, the control
正電位の駆動信号（１）を受けると、超音波センサ１１０は、超音波を発射させる。発射された超音波は、伝送管１３０内で伝播する。
Upon receiving the positive potential drive signal (1), the
伝播される超音波のうち、一部の超音波は、水平経路１３２における基準面１３２ａで反射され、超音波センサ１１０は、基準波として受信する。また、伝播される超音波のうち、他の超音波は、水平経路１３２、反射板１３４、垂直経路１３３を伝播し、液面１２で反射され、更に上記とは逆方向に伝播して、超音波センサ１１０は、液面波として受信する。尚、図５中の増幅信号（２）として、横軸の最初に描かれている波形は、駆動信号（１）によって発射された超音波の残響である。
Some of the transmitted ultrasonic waves are reflected by the
受信回路部１５０では、超音波センサ１１０からの基準波、および液面波から、増幅信号（２）、検波信号（３）、更には比較信号（５）生成して、比較信号（５）を制御演算回路部１６０に出力する。制御演算回路部１６０は、超音波センサ１１０と基準面１３２ａとの間の往復距離（２×基準距離Ｌ）と、超音波の発射から基準波の受信までの伝播時間ｔ１とから、その時の温度に基づく超音波の速度（＝２Ｌ／ｔ１）を算出する。更に、制御演算回路部１６０は、算出した超音波速度と、超音波の発射から液面波の受信までの伝播時間ｔ２とから、超音波センサ１１０から液面１２までの距離（＝超音波速度×ｔ２／２）を算出し、この距離を基に、液面１２の位置を算出する。
The receiving
制御演算回路部１６０は、上記で算出した液面１２の位置データを、コンビネーションメータ１７０（メータの制御部）に送信する。また、上記の制御内容が１サイクルの制御となり、以下、制御演算回路部１６０は、このサイクルを繰り返す。
The control
そして、コンビネーションメータ１７０は、制御演算回路部１６０によって液面位置検出制御が繰り返し行われる中で、液面の位置データを所定回数分（例えば３２回分）取込むと、その平均値を算出して、平均値を液面位置（燃料残量）として、燃料残量表示部に表示する。
The
２．短絡検知制御
例えば、冬場等で、燃料タンク１０内において、空気中に含まれる水蒸気が結露すると、水となって燃料タンク１０内に溜まってしまう（混入する）。水は、本発明の第２液体に対応するものであり、燃料１１に比べて、導電率が高く、また、比重も大きい。よって、結露等によって発生した水は、燃料タンク１０内の底面１３側に溜まる。尚、第２液体の候補としては、水の他にもアルコール等が挙げられる。
2. Short-Circuit Detection Control For example, when water vapor contained in the air condenses in the
結露の繰り返しによって、水の量が増えて、超音波センサ１１０の各端子部１１２ａ、１１２ｂの位置に達すると、各端子部１１２ａ、１１２ｂの間は、短絡状態となってしまう。加えて、燃料タンク１０は、車両に搭載されたものであり、走行中の振動によって燃料１１（水）が揺れると、静止状態で水の量が各端子部１１２ａ、１１２ｂの位置に到達する前段階であっても、各端子部１１２ａ、１１２ｂの間は短絡状態になり得る。本実施形態では、制御演算回路部１６０によって、各端子部１１２ａ、１１２ｂ間に発生する短絡状態を検知可能としている。
When the amount of water increases due to repeated condensation and reaches the positions of the
即ち、図６に示すように、制御演算回路部１６０は、ステップＳ１００で、駆動信号（１）によって超音波センサ１１０を駆動させると、ステップＳ１１０で、各端子部１１２ａ、１１２ｂ間の短絡（ショート）の有無を検出する。
That is, as shown in FIG. 6, when the
具体的には、制御演算回路部１６０は、駆動信号（１）によって超音波センサ１１０（各端子部１１２ａ、１１２ｂ）を流れる電流値（ｉ）の大きさをチェックする。図７に示すように、燃料タンク１０内の水位が低く、短絡の発生が無い場合であると、超音波センサ１１０を流れる電流は、所定電流として得られる。しかしながら、短絡があると、水は燃料１１に比べて、導電率が極めて高く、この導電率に応じて、超音波センサ１１０に過大な短絡電流が流れる。よって、制御演算回路部１６０は、電流値（ｉ）が、所定電流よりも大きい側に予め設定された閾値を超えると、短絡電流であると捉え、短絡の発生ありと判定する。尚、制御演算回路部１６０は、ステップＳ１１０で、短絡の発生なしと判定すると、ステップＳ１００に戻る。
Specifically, the control
そして、制御演算回路部１６０は、ステップＳ１１０で短絡の発生ありと判定すると、ステップＳ１２０で、コンビネーションメータ１７０へ、短絡発生ありの旨を表示させるための指示を行う。コンビネーションメータ１７０は、短絡発生ありの表示指示を受けると、例えば、燃料残量表示部における表示をＥｍｐｔｙにする、あるいは、短絡発生をユーザに知らせるための警告表示（ウォーニング点灯、文字表示等）を行う。
Then, when determining in step S110 that a short circuit has occurred, the control
加えて、制御演算回路部１６０は、ステップＳ１２０で、超音波センサ１１０に対する駆動方式を変更する。例えば、制御演算回路部１６０は、駆動信号（１）の電力量が小さく成るように、駆動信号（１）の与え方を変更する。駆動信号（１）の与え方を変更する一つの手段として、図８（ａ）に示すように、制御演算回路部１６０は、短絡発生ありと判定した後は、駆動信号（１）の出力を停止させる。駆動信号（１）の出力停止により、超音波センサ１１０において電流（短絡電流）が流れなくなるので、各端子部１１２ａ、１１２ｂにおける電食の進行が防止され、超音波センサ１１０の延命がなされる。ただし、超音波センサ１１０に駆動信号（１）が与えられなくなるので、液面位置検出の機能は停止されることになる。
In addition, the control
あるいは、駆動信号（１）の与え方を変更する他の手段として、図８（ｂ）に示すように、制御演算回路部１６０は、短絡発生ありと判定した後は、駆動信号（１）の出力を間引きして（間欠にして）、複数サイクル毎に出力するようにする。駆動信号（１）の出力が間引きされることで、液面位置検出機能を継続しつつ、超音波センサ１１０における電流量がトータル的に少なくなるので、各端子部１１２ａ、１１２ｂにおける電食の進行が抑制され、超音波センサ１１０の延命がなされる。
Alternatively, as another means for changing the manner in which the drive signal (1) is applied, as shown in FIG. 8B, after determining that the short circuit has occurred, the control
また、駆動信号（１）の与え方を変更する更に他の手段として、制御演算回路部１６０は、図８（ｃ）に示すように、例えば、超音波センサ１１０に与える駆動信号（１）が、連続する正電位と負電位との組合せ（駆動信号（１ａ））となるように変更する。駆動信号（１ａ）が与えられることで、各端子部１１２ａ、１１２ｂには、正電位と負電位が連続して供給される形となるので、液面位置検出機能を継続しつつ、正電位の駆動信号による超音波センサ１１０の正極側端子部の電食は、負電位の駆動信号によって抑制され、超音波センサ１１０の延命がなされる。
Further, as still another means for changing the manner in which the drive signal (1) is applied, the control
以上のように、本実施形態においては、駆動信号（１）によって超音波センサ１１０（各端子部１１２ａ、１１２ｂ）を流れる電流値（ｉ）を用いて、各端子部１１２ａ、１１２ｂ間の短絡の発生を判定できるので、液面検出機能に加えて、短絡有無の検知機能を有する液面検出装置１００とすることができる。
As described above, in the present embodiment, the short-circuit between the
また、水（第２液体）は、燃料１１（第１液体）よりも比重が大きく、超音波センサ１１０は、燃料タンク１０の底面１３に設けられている。これにより、水は、燃料１１の下側（燃料タンク１０の底面１３側）に溜まるので、超音波センサ１１０を燃料タンク１０の底面１３に設けることで、水による短絡の有無を検知しやすくなる。
Water (second liquid) has a higher specific gravity than fuel 11 (first liquid), and
また、制御演算回路部１６０は、短絡の発生があると判定したときに、コンビネーションメータ１７０に短絡発生ありの旨を表示させるための指示を行う。これにより、超音波センサ１１０の各端子部１１２ａ、１１２ｂに短絡が発生していることをユーザに知らせることができ、ユーザによる燃料タンク１０内の水の除去処置（水抜き剤による水抜き等）に繋げることができる。
When determining that a short circuit has occurred, the control
また、制御演算回路部１６０は、短絡の発生があると判定したときに、超音波センサ１１０に与える駆動信号（１）の電力量が、小さくなるように変更する。図８（ａ）、（ｂ）で説明した手段によれば、各端子部１１２ａ、１１２ｂを流れる電流量を少なくすることができるので、液面検出機能を停止させて、あるいは液面検出機能を維持したまま、短絡による超音波センサ１１０の寿命低下を抑制することができる。
Further, when the control
また、制御演算回路部１６０は、短絡の発生があると判定したときに、超音波センサ１１０に与える駆動信号（１）を、連続する正電位と負電位との組合せとなるように変更することもできる（駆動信号（１ａ））。図８（ｃ）で説明した手段によれば、液面位置検出機能を継続しつつ、各端子部１１２ａ、１１２ｂの電食の進行を抑制して、超音波センサ１１０の寿命低下を抑制することができる。
Further, when the control
また、本液面検出装置１００は、車両に搭載されるものとなっている。液面検出装置１００が、車両に搭載される場合であると、燃料タンク１０内の水が、まだ各端子部１１２ａ、１１２ｂに到達しない水位であっても、走行時の振動によって触れる場合が発生する。このように、水が各端子部１１２ａ、１１２ｂに触れやすいものにおいて、本発明を用いて好適である。
Further, the present liquid
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、制御演算回路部１６０は、駆動信号（１）によって超音波センサ１１０を流れる電流値（ｉ）を用いて、短絡有無の判定を行うようにした。しかしながら、これに代えて、残響波、基準波、および液面波を用いて、短絡有無の判定を行うことも可能である。
(2nd Embodiment)
In the first embodiment, the control
即ち、各端子部１１２ａ、１１２ｂ間が短絡されると、過大電流によって超音波センサ１１０は、本来の振動発生の機能を果たさなくなり、駆動信号（１）を与えても、図５中の残響波、基準波、および液面波が発生されない状態となる。よって、制御演算回路部１６０は、駆動信号（１）を出力させたにもかかわらず、残響波、基準波、および液面波の発生がないときは、短絡発生ありと判定することができる。
That is, when the
（その他の実施形態）
上記各実施形態では、液面検出装置１００として、燃料タンク１０内の燃料１１の液面１２の位置を検出するものとして説明したが、燃料１１に限らず、その他、ブレーキオイル、ＡＴフルード等の液面位置を検出するものとしても広く使用することができる。また、車両用に限らず、家庭用の暖房装置等のタンクにも適用可能である。
(Other embodiments)
In each of the above embodiments, the liquid
１０ 燃料タンク（タンク）
１１ 燃料（第１液体）
１２ 液面
１３ 底面
１００ 液面検出装置
１１０ 超音波センサ
１１２ａ、１１２ｂ 端子部
１４０ 駆動回路部
１６０ 制御演算回路部
１７０ コンビネーションメータ（表示部）
10 Fuel tank (tank)
11 Fuel (first liquid)
Claims (6)
前記超音波センサに対して、前記超音波を発射させるための駆動信号を与える駆動回路部（１４０）と、
前記駆動回路部に対して前記駆動信号の出力制御を行うと共に、前記液面から前記超音波センサに反射される反射波に相当する反射波信号を用いて、前記液面の位置を演算する制御演算回路部（１６０）と、を備える液面検出装置において、
前記超音波センサには、一対の端子部（１１２ａ、１１２ｂ）が設けられ、
前記駆動信号は、前記端子部に対して与えられるようになっており、
前記制御演算回路部は、前記第１液体よりも導電率が高く、前記タンク内に混入した第２液体によって、一対の前記端子部の間に短絡の発生があるか否かを、前記駆動信号によって前記超音波センサを流れる電流値が、前記第２液体の前記導電率に応じた値であるか否かによって、判定する液面検出装置。 An ultrasonic sensor (110) for emitting ultrasonic waves to a liquid surface (12) of the first liquid (11) stored in the tank (10);
A drive circuit unit (140) for providing a drive signal for emitting the ultrasonic wave to the ultrasonic sensor;
Control for controlling the output of the drive signal to the drive circuit section and calculating the position of the liquid surface using a reflected wave signal corresponding to a reflected wave reflected from the liquid surface to the ultrasonic sensor; A liquid level detection device comprising: an arithmetic circuit unit (160);
The ultrasonic sensor is provided with a pair of terminal portions (112a, 112b),
The drive signal is provided to the terminal unit,
The control operation circuit unit is configured to determine whether there is a short circuit between the pair of the terminal units due to the second liquid mixed into the tank and having a conductivity higher than that of the first liquid. The liquid level detecting device determines whether the current value flowing through the ultrasonic sensor is a value corresponding to the conductivity of the second liquid.
前記超音波センサは、前記タンクの底面（１３）に設けられた請求項１に記載の液面検出装置。 The second liquid has a higher specific gravity than the first liquid,
The liquid level detecting device according to claim 1, wherein the ultrasonic sensor is provided on a bottom surface (13) of the tank.
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