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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-08-17
(45)【発行日】2023-08-25
(54)【発明の名称】液面位置検出装置
(51)【国際特許分類】
G01F 23/296 20220101AFI20230818BHJP
G01F 23/2962 20220101ALI20230818BHJP
【ＦＩ】
G01F23/296
G01F23/2962
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2019169631
(22)【出願日】2019-09-18
(65)【公開番号】P2020144098
(43)【公開日】2020-09-10
【審査請求日】2022-07-15
(31)【優先権主張番号】P 2019036013
(32)【優先日】2019-02-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000231512
【氏名又は名称】日本精機株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】304021288
【氏名又は名称】国立大学法人長岡技術科学大学
(74)【代理人】
【識別番号】100095407
【弁理士】
【氏名又は名称】木村 満
(74)【代理人】
【識別番号】100134599
【弁理士】
【氏名又は名称】杉本 和之
(74)【代理人】
【識別番号】100195648
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 悠太
(74)【代理人】
【識別番号】100175019
【弁理士】
【氏名又は名称】白井 健朗
(74)【代理人】
【識別番号】100104329
【弁理士】
【氏名又は名称】原田 卓治
(72)【発明者】
【氏名】井原 郁夫
(72)【発明者】
【氏名】森 雅之
(72)【発明者】
【氏名】粉川 えみい
(72)【発明者】
【氏名】市村 政稔
【審査官】羽飼 知佳
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１８－０４０６６１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－０３４４６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－２０６５０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－０１０８７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１３０４０３１（ＣＮ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｆ ２３／００
Ｇ０１Ｆ ２３／２２
Ｇ０１Ｆ ２３／２９６－２３／２９６５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
液体に浸り、前記液体の液面位置に応じて前記液体に浸る境界が変位する、超音波振動が伝搬する伝搬体と、前記伝搬体の一方の端部に設けられて前記超音波振動を前記伝搬体に発生させる振動発生手段と、
前記振動発生手段によって発生した前記超音波振動が前記伝搬体の第１箇所から前記境界を跨いで第２箇所まで伝搬する伝搬時間に基づいて前記液面位置を検出する検出手段と、を備え、
前記伝搬体は、前記一方の端部の前記振動発生手段により前記超音波振動が伝搬される伝搬面部と、前記伝搬面部と連続する隣接面部と、を有し、
前記伝搬面部と前記隣接面部とのなす角度が鋭角であり、
前記隣接面部は、前記一方の端部とは反対側に位置する前記伝搬面部の他方の端部と連続する底面部である、
ことを特徴とする液面位置検出装置。
【請求項2】
液体に浸り、前記液体の液面位置に応じて前記液体に浸る境界が変位する、超音波振動が伝搬する伝搬体と、
前記伝搬体の一方の端部に設けられて前記超音波振動を前記伝搬体に発生させる振動発生手段と、
前記振動発生手段によって発生した前記超音波振動が前記伝搬体の第１箇所から前記境界を跨いで第２箇所まで伝搬する伝搬時間に基づいて前記液面位置を検出する検出手段と、を備え、
前記伝搬体は、前記一方の端部の前記振動発生手段により前記超音波振動が伝搬される伝搬面部と、前記伝搬面部と連続する隣接面部と、を有し、
前記伝搬面部と前記隣接面部とのなす角度が鋭角であり、
前記伝搬面部は、互いに表裏の関係にある第１伝搬面部と第２伝搬面部を有し、
前記隣接面部は、前記第１伝搬面部の両側に連続する２つの第１側面部および前記第２伝搬面部の両側に連続する２つの第２側面部を有している、
ことを特徴とする液面位置検出装置。
【請求項3】
前記伝搬面部と前記隣接面部とは、交差線部に互いを連続する円弧部を備える、ことを特徴とする請求項１または２に記載の液面位置検出装置。
【請求項4】
前記伝搬体は、前記第１伝搬面部および前記第２伝搬面部に連続する円弧状の底面部を備える、ことを特徴とする請求項２に記載の液面位置検出装置。
【請求項5】
前記伝搬面部と前記隣接面部とがなす角度は、４９～６５度の範囲である、ことを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の液面位置検出装置。
【請求項6】
前記伝搬面部と前記隣接面部とがなす角度は、４０度以上で、円弧部の半径の大きさにより前記検出手段に受信される前記超音波振動の反射強度が最大となる角度を含む±３度の範囲である、ことを特徴とする請求項３または４に記載の液面位置検出装置。
【請求項7】
前記円弧部の半径ｒ（ｍｍ）は、前記超音波振動の波長をλ（ｍｍ）としたとき、ｒ≒０．０８４λとされる、ことを特徴とする請求項６に記載の液面位置検出装置。
【請求項8】
前記伝搬体は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）製とされ、前記超音波振動の前記波長λを１．９ｍｍまたは２．３８ｍｍとしたときには、前記反射強度が最大となる角度は５１度とされる、
ことを特徴とする請求項７に記載の液面位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液面位置検出装置に関する。
【背景技術】
【0002】
液面位置検出装置として、例えば、特許文献１には、伝搬体のうち液体中の部分を伝搬する表面波の音速が、液体から露出している部分を伝搬する表面波の音速よりも遅くなることを利用して液体の液面位置を検出するものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開平４－８６５２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に開示された液面位置検出装置では、液面位置によっては伝搬体を伝搬する表面波の一部が伝搬体の側面に伝搬し、ノイズ成分となったり、底面から漏出し、Ｓ／Ｎ比（Signal-Noise Ratio）が悪化してしまい、液面位置の検出精度が悪くなる場合がある。
【0005】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、液面位置の検出精度が良い液面位置検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するため、本発明に係る液面位置検出装置は、
液体に浸り、前記液体の液面位置に応じて前記液体に浸る境界が変位する、超音波振動が伝搬する伝搬体と、
前記伝搬体の一方の端部に設けられて前記超音波振動を前記伝搬体に発生させる振動発生手段と、
前記振動発生手段によって発生した前記超音波振動が前記伝搬体の第１箇所から前記境界を跨いで第２箇所まで伝搬する伝搬時間に基づいて前記液面位置を検出する検出手段と、を備え、
前記伝搬体は、前記一方の端部の前記振動発生手段により前記超音波振動が伝搬される伝搬面部と、前記伝搬面部と連続する隣接面部とを有し、
前記伝搬面部と前記隣接面部とのなす角度が鋭角であり、
前記隣接面部は、前記一方の端部とは反対側に位置する前記伝搬面部の他方の端部と連続する底面部である、
ことを特徴とする。
液体に浸り、前記液体の液面位置に応じて前記液体に浸る境界が変位する、超音波振動が伝搬する伝搬体と、
前記伝搬体の一方の端部に設けられて前記超音波振動を前記伝搬体に発生させる振動発生手段と、
前記振動発生手段によって発生した前記超音波振動が前記伝搬体の第１箇所から前記境界を跨いで第２箇所まで伝搬する伝搬時間に基づいて前記液面位置を検出する検出手段と、を備え、
前記伝搬体は、前記一方の端部の前記振動発生手段により前記超音波振動が伝搬される伝搬面部と、前記伝搬面部と連続する隣接面部とを有し、
前記伝搬面部と前記隣接面部とのなす角度が鋭角であり、
前記隣接面部は、前記一方の端部とは反対側に位置する前記伝搬面部の他方の端部と連続する底面部である、
ことを特徴とする。
【0007】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る液面位置検出装置は、
液体に浸り、前記液体の液面位置に応じて前記液体に浸る境界が変位する、超音波振動が伝搬する伝搬体と、
前記伝搬体の一方の端部に設けられて前記超音波振動を前記伝搬体に発生させる振動発生手段と、
前記振動発生手段によって発生した前記超音波振動が前記伝搬体の第１箇所から前記境界を跨いで第２箇所まで伝搬する伝搬時間に基づいて前記液面位置を検出する検出手段と、を備え、
前記伝搬体は、前記一方の端部の前記振動発生手段により前記超音波振動が伝搬される伝搬面部と、前記伝搬面部と連続する隣接面部と、を有し、
前記伝搬面部と前記隣接面部とのなす角度が鋭角であり、
前記伝搬面部は、互いに表裏の関係にある第１伝搬面部と第２伝搬面部を有し、
前記隣接面部は、前記第１伝搬面部の両側に連続する２つの第１側面部および前記第２伝搬面部の両側に連続する２つの第２側面部を有している、
ことを特徴とする。
また、前記伝搬面部と前記隣接面部とは、交差線部に互いを連続する円弧部を備える、ことが好ましい。
液体に浸り、前記液体の液面位置に応じて前記液体に浸る境界が変位する、超音波振動が伝搬する伝搬体と、
前記伝搬体の一方の端部に設けられて前記超音波振動を前記伝搬体に発生させる振動発生手段と、
前記振動発生手段によって発生した前記超音波振動が前記伝搬体の第１箇所から前記境界を跨いで第２箇所まで伝搬する伝搬時間に基づいて前記液面位置を検出する検出手段と、を備え、
前記伝搬体は、前記一方の端部の前記振動発生手段により前記超音波振動が伝搬される伝搬面部と、前記伝搬面部と連続する隣接面部と、を有し、
前記伝搬面部と前記隣接面部とのなす角度が鋭角であり、
前記伝搬面部は、互いに表裏の関係にある第１伝搬面部と第２伝搬面部を有し、
前記隣接面部は、前記第１伝搬面部の両側に連続する２つの第１側面部および前記第２伝搬面部の両側に連続する２つの第２側面部を有している、
ことを特徴とする。
また、前記伝搬面部と前記隣接面部とは、交差線部に互いを連続する円弧部を備える、ことが好ましい。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、液面位置の検出精度が良い液面位置検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の第１実施形態に係る液面位置検出装置の概略構成図である。
【図2】第１実施形態に係る伝搬体及び振動子の外観斜視図である。
【図3】（ａ）は、第１実施形態に係る伝搬体及び振動子の正面図、（ｂ）は、左側面図、（ｃ）は、平面図である。
【図4】傾斜角度と反射率の解析結果を示すグラフである。
【図5】第１実施形態の液面位置検出処理の一例を示すフローチャートである。
【図6】本発明の第２実施形態に係り、（ａ）は、伝搬体及び振動子の正面図、（ｂ）は、右側面図、（ｃ）は、平面図である。
【図7】第１表面波と第２表面波を説明するための模式図である。
【図8】時間と振幅の解析結果を示すグラフであり、（ａ）は、第２実施形態を示し、（ｂ）は、従来例を示す。
【図9】第２実施形態の液面位置検出処理の一例を示すフローチャートである。
【図10】第２実施形態に係る温度補正の説明図であり、（ａ）は、伝搬体及び振動子の正面図、（ｂ）は、右側面図、（ｃ）は、平面図である。
【図11】第３実施形態に係り、（ａ）は、伝搬体及び振動子の外観斜視図、（ｂ）は、部分拡大図である。
【図12】第３実施形態に係り、（ａ）は、伝搬体及び振動子の正面図、（ｂ）は、右側面図、（ｃ）は、平面図、（ｄ）は、部分拡大図である。
【図13】第３実施形態に係り、傾斜角度と反射率の解析結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0010】
本発明の一実施形態に係る液面位置検出装置について図面を参照して説明する。
【0011】
（第１実施形態）
本実施形態に係る液面位置検出装置１００は、図１に示すように、容器８０内に入れられた液体９０の液面９１の位置を検出する装置である。液体９０の量の増減に伴い、液面９１も上下する。
本実施形態に係る液面位置検出装置１００は、図１に示すように、容器８０内に入れられた液体９０の液面９１の位置を検出する装置である。液体９０の量の増減に伴い、液面９１も上下する。
【0012】
液面位置検出装置１００は、伝搬体１０と、振動子（振動発生手段）２０と、送受信回路（検出手段）３０と、制御部（検出手段）４０と、を備える。
【0013】
伝搬体１０は、表面波Ｗが伝搬するものであり、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などの合成樹脂から形成されている。伝搬体１０は、上下方向に長尺な略柱形状である。伝搬体１０の外面は、振動子２０に向く上面と、上面とは反対側の底面と、上面と底面を繋ぐとともに互いに表裏の関係となる２つの主面と、上面と底面を繋ぐとともに互いに表裏の関係となる２つの側面と、の６面から主に構成される。
【0014】
本実施形態では、伝搬体１０は、図２、図３に示すように、略柱状で横断面形状が台形状とされ、台形状の長辺（下底）を含む主面の１つ（例えば、表面）を含んで伝搬面部（表面部）１１が構成され、伝搬面部１１を超音波振動による表面波Ｗが伝搬する、いわゆる一面発振構造とされている。超音波振動による表面波Ｗは、伝搬体１０を伝搬する際には伝搬体１０の表面から表面波Ｗの波長とほぼ同じ深さまで達する。伝搬面部１１は、伝搬体１０の主面（表面）だけでなく表面波Ｗの波長とほぼ同じ深さをも含む部分である。
【0015】
伝搬体１０は、６面として、超音波振動が伝搬される伝搬面部１１と、伝搬面部１１と表裏の関係にある台形状の短辺（上底）を含む主面を含んだ裏面部１２と、伝搬面部１１と裏面部１２との間を繋ぐ台形状の斜辺を含む２つの側面を含んだ側面部１３，１４と、振動子（振動発生手段）２０が設けられる上面を含む上面部１５と、底面を含む底面部１６とを有している。なお、裏面部１２、側面部１３、側面部１４、上面部１５や底面部１６も伝搬面部１１と同様に表面だけでなく表面波Ｗの波長とほぼ同じ深さをも含む部分である。
【0016】
伝搬面部１１は、伝搬体１０の一方の端部である台形状の上面部１５の下底に連続して垂下する平面で構成される。裏面部１２は、上面部１５の上底から垂下する平面で構成される。したがって、横断面形状が台形状の伝搬体１０は、伝搬面部１１の幅が裏面部１２の幅より大きく形成されている。
【0017】
側面部１３，１４は、図２、図３に示すように、平面視（図３（ｃ））において、表側の伝搬面部１１の両側に連続するとともに、裏側の裏面部１２の両側にも連続して台形状の斜辺を含む平面で構成されている。２つの側面部１３，１４は、超音波振動が伝搬する伝搬面部１１と両側で連続する隣接面部を構成する。
【0018】
伝搬体１０は、伝搬面部１１と、両側に連続する側面部（隣接面部）１３，１４とのなす角度θが鋭角にしてある。
このような伝搬体１０では、側面部１３，１４は、伝搬面部１１の両側にそれぞれなす角度θを鋭角とすることにより、伝搬面部１１を伝搬する表面波Ｗの一部が側面部１３，１４に向かっても側面部１３，１４から伝搬面部１１に反射させて戻すことができ、伝搬面部１１を上下方向に伝搬する表面波Ｗと合流させることで、検出波の漏洩などを減らしてＳ／Ｎ比を向上することができる。
なお、側面部１３，１４の伝搬面部１１との交わる角度θとなる部分の長さ（裏面部１２に向かう方向（斜面に沿う方向）の長さ）ｃは、少なくとも伝搬面部１１と側面部１３，１４の交点（交差線部）から超音波が伝搬される１波長以上の長さを確保すれば良い。
このような伝搬体１０では、側面部１３，１４は、伝搬面部１１の両側にそれぞれなす角度θを鋭角とすることにより、伝搬面部１１を伝搬する表面波Ｗの一部が側面部１３，１４に向かっても側面部１３，１４から伝搬面部１１に反射させて戻すことができ、伝搬面部１１を上下方向に伝搬する表面波Ｗと合流させることで、検出波の漏洩などを減らしてＳ／Ｎ比を向上することができる。
なお、側面部１３，１４の伝搬面部１１との交わる角度θとなる部分の長さ（裏面部１２に向かう方向（斜面に沿う方向）の長さ）ｃは、少なくとも伝搬面部１１と側面部１３，１４の交点（交差線部）から超音波が伝搬される１波長以上の長さを確保すれば良い。
【0019】
上面部１５は、伝搬体１０の一方の端部を構成し、台形状の平面とされている。上面部１５には、台形状の下底を跨ぐように振動子（振動発生手段）２０が設けられ、伝搬面部１１に超音波振動を伝搬する（図２および図３（ｂ）（ｃ）参照）。
【0020】
底面部１６は、上面部１５とは反対側において伝搬面部１１と裏面部１２とを繋ぐとともに、２つの側面部１３，１４とを繋ぐ平面とされている。
伝搬体１０は、図２および図３（ｂ）に示すように、伝搬面部１１と、伝搬面部１１の他方の端部に連続する底面部（隣接面部）１６とのなす角度φが鋭角にしてある。
このような伝搬体１０は、伝搬面部１１と、伝搬面部１１の他方の端部で連続する底面部（隣接面部）１６のなす角度φを鋭角とすることにより、伝搬面部１１を伝搬する表面波Ｗの一部が底面部１６に向かっても底面部１６で反射させて伝搬面部１１に戻すことができ、伝搬面部１１を上下方向に伝搬する検出波となる表面波Ｗと合流させることで、Ｓ／Ｎ比を向上することができる。
なお、底面部１６の伝搬面部１１とのなす角度φとなる部分の長さ（裏面部１２に向かう方向の長さ）ｃ１は、少なくとも伝搬面部１１と底面部１６の交点（交差線部）から超音波が伝搬される１波長以上の長さを確保すれば良い（図３（ｂ）参照）。
伝搬体１０は、図２および図３（ｂ）に示すように、伝搬面部１１と、伝搬面部１１の他方の端部に連続する底面部（隣接面部）１６とのなす角度φが鋭角にしてある。
このような伝搬体１０は、伝搬面部１１と、伝搬面部１１の他方の端部で連続する底面部（隣接面部）１６のなす角度φを鋭角とすることにより、伝搬面部１１を伝搬する表面波Ｗの一部が底面部１６に向かっても底面部１６で反射させて伝搬面部１１に戻すことができ、伝搬面部１１を上下方向に伝搬する検出波となる表面波Ｗと合流させることで、Ｓ／Ｎ比を向上することができる。
なお、底面部１６の伝搬面部１１とのなす角度φとなる部分の長さ（裏面部１２に向かう方向の長さ）ｃ１は、少なくとも伝搬面部１１と底面部１６の交点（交差線部）から超音波が伝搬される１波長以上の長さを確保すれば良い（図３（ｂ）参照）。
【0021】
次に、このような伝搬体１０の伝搬面部１１と隣接面部とのなす角度φ（θ）を鋭角にすることによるＳ／Ｎ比の向上について伝搬面部１１に連続する底面部１６を隣接面部として、伝搬面部１１となす角度φについて、解析を行った。なお、解析には、ＰＰＳの伝搬体１０を用いた。また、伝搬体１０では、伝搬面部１１と隣接面部とした底面部１６との交差線部は、尖った状態である。
【0022】
解析では、伝搬面部１１に対する底面部１６のなす角度φを変化させ、反射率（反射強度：Reflection coefficient）Ｒｃを求めた。解析の結果は、図４に示すように、角度φの変化に対して反射率（反射強度）Ｒｃは、直線的に変化せず、ピークとなる範囲があることが分かっている。これまでの角度φを９０度としていた場合の反射率Ｒｃが０．４５であるのに比べ反射率Ｒｃが０．４５より高くなる範囲の角度φとすることで、Ｓ／Ｎ比を高めることができ、例えば７つのピークに基づく角度φから所定の角度範囲とすれば反射率Ｒｃを高めることができる。
【0023】
一方、伝搬体１０では、伝搬面部１１と底面部１６とのなす角度φが小さくなると、先端が尖った状態となり、強度の確保などの問題、すなわち、欠けや割れ等が生じ易くなることが考えられる。このことから、例えば角度φを９０度に近いできるだけ大きな角度とすれば良い。４０度以上の範囲で反射率Ｒｃが最大となる角度φ＝５５度から所定の範囲、例えば角度φを４９～６５度の範囲とすることが好ましい。さらに好ましくは、４０度以上の範囲で反射率Ｒｃが最大となる角度φ＝５５度の±３度、例えば角度φを５２～５８度とすれば、反射率Ｒｃを０．８（８０％）以上とすることができる。
【0024】
伝搬体１０において、伝搬面部１１と側面部１３，１４とのなす角度θについても同様にこれまでのなす角度θを９０度とする場合に比べて反射率Ｒｃを高めることができるものと考えられる。また、伝搬面部１１と隣接面部となる側面部１３，１４とのなす角度θについても、上記の伝搬面部１１と隣接面部のなす角度φの解析結果を適用し、角度θを４９～６５度の範囲とすることが好ましく、さらに好ましくは、反射率Ｒｃが最大となる角度θ＝５５度の±３度、例えば角度θを５２～５８度とすれば、反射率Ｒｃを０．８（８０％）以上とすることができる。
【0025】
伝搬体１０は、伝搬面部１１とは反対側の裏面部１２の長手方向の途中に裏面部１２と直交して切り欠いた凹部１７（図３参照）を備え、この凹部１７は、内部伝搬波を反射する反射部として機能する。なお、凹部１７については、図２では記載が省略してある。凹部１７による内部伝搬波を用いる温度補正については、後述する。
【0026】
伝搬体１０は、図１に示すように、側面部１３及び側面部１４で容器８０に設けられた固定部材８１，８２に挟まれることによって固定されている。なお、伝搬体１０は、表面波Ｗの伝搬を阻害しないように、表面波Ｗが伝搬する伝搬面部１１以外の部分で固定されれば、その固定方法は任意である。
【0027】
伝搬体１０は、底面部１６の下端が容器８０の底面から距離（長さ）ｄだけ離間して配置される。伝搬体１０における、上面部１５の上端から液面９１までの上下方向に沿った長さ（伝搬体１０が液体９０に浸っていない部分である第１部分１０ａの長さ）Ｌ１と、底面部１６の下端から液面９１までの上下方向に沿った長さ（伝搬体１０が液体９０に浸っている部分である第２部分１０ｂの長さ）Ｌ２とは、液体９０の増減によって変化する。すなわち、液体９０の液面９１の位置（液面位置）に応じて液体９０に浸る伝搬体１０の境界（第１部分１０ａと第２部分１０ｂとの境界）が変位する。
【0028】
振動子２０は、超音波を発生する振動発生手段であり、例えば、横波トランスデューサで、回路基板に実装された圧電素子などを含んで構成される。振動子２０は、伝搬体１０の上面部１５に押しつけられ、例えば伝搬体１０の伝搬面部１１に表面波Ｗを発生させる一面発振構造としてある。本実施形態では、振動子２０が伝搬面部１１に発生させる超音波を表面波Ｗと呼ぶ。
振動子２０は、図３に示すように、伝搬体１０に表面波Ｗを発生させるとともに、表面波Ｗを受ける送受波部２１を有する。なお、図３（ｂ）では、振動子２０を透視して送受波部２１，２３を示してある。
振動子２０は、図３に示すように、伝搬体１０に表面波Ｗを発生させるとともに、表面波Ｗを受ける送受波部２１を有する。なお、図３（ｂ）では、振動子２０を透視して送受波部２１，２３を示してある。
【0029】
送受波部２１は、送受信回路３０から供給される電気信号によって振動する。送受波部２１の振動は、伝搬体１０に伝搬され、伝搬面部１１の上端（第１箇所の一例）に表面波Ｗが発生する。発生した表面波Ｗは、図３に示すように、伝搬面部１１の下端へ向かって伝搬し、底面部１６で反射した後、伝搬面部１１の上端（第２箇所の一例）へ向かって伝搬する（図中の実線参照）。伝搬面部１１の上端へ到達した表面波Ｗは、送受波部２１を振動させる。送受波部２１は、この振動を電気信号に変換して送受信回路３０に供給する（図１参照）。
【0030】
この実施形態では、表面波Ｗは、超音波（例えば、２０ＫＨｚ以上の音波であれば良い。）のパルス（超音波パルス）となっている。また、表面波Ｗは、レイリー波もしくはシュルツ波である。なお、振動子２０は、圧電素子と伝搬体１０との間に介在され、振動の伝わりを効率良くするための超音波用接触媒質を含んでいても良い。
【0031】
送受信回路３０は、図１に示すように、振動子２０に接続される。送受信回路３０は、超音波発生回路として、表面波Ｗとして超音波パルスを発生させる電気信号を振動子２０に供給し、振動子２０を振動させる。送受信回路３０は、超音波受信回路として、振動子２０から供給される電気信号を受け取り、受け取った電気信号を増幅、変換する。
【0032】
具体的には、図１および図３に示すように、送受信回路３０は、表面波Ｗの送波用の電気信号を送受波部２１に供給し、送受波部２１を振動させる。また、底面部１６で反射した表面波Ｗ（表面波Ｗの反射波）の電気信号を受け取り、受け取った電気信号を増幅、変換する。
【0033】
制御部４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、タイマなどから構成されるマイクロコンピュータ、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）変換器、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器などを含んで構成される。制御部４０は、送受信回路３０に接続される。制御部４０は、送受信回路３０を制御し、送受信回路３０から電気信号を振動子２０の送受波部２１に供給させる。これにより、表面波Ｗを伝搬面部１１に発生させる。また、制御部４０は、送受信回路３０で増幅、変換された、振動子２０の送受波部２１からの電気信号を受け取り、受け取った電気信号に基づいて後述のように液面９１の位置を検出する。また、制御部４０は、液面位置検出装置１００の外部の外部装置６０とデータのやり取りが可能になっている（図１参照）。
【0034】
次に、以上のように構成された液面位置検出装置１００の動作を、制御部４０が実行する液面位置検出処理（図５参照）を中心に説明する。例えば、制御部４０のＣＰＵが、ＲＡＭをメインメモリとして、ＲＯＭに格納されているプログラムに従って、及びＲＯＭに格納されている各種データを用いて、液面位置検出処理を実行する。制御部４０は、例えば、外部装置６０からの指令に基づいて、液面位置検出処理を開始する。
【0035】
（液面位置検出処理）
液面位置検出処理を開始すると、図５に示すように、制御部４０は、送受信回路３０を介して送受波部２１を振動させ、伝搬面部１１の上端（第１箇所）に表面波Ｗを発生させる（ステップＳ１）。
液面位置検出処理を開始すると、図５に示すように、制御部４０は、送受信回路３０を介して送受波部２１を振動させ、伝搬面部１１の上端（第１箇所）に表面波Ｗを発生させる（ステップＳ１）。
【0036】
発生した表面波Ｗは、図３に示すように、伝搬面部１１の下端へ向かって伝搬し、底面部１６で反射した後、伝搬面部１１の上端（第２箇所）へ向かって伝搬する。伝搬面部１１の上端へ到達した表面波Ｗの反射波は、送受波部２１を振動させる。送受波部２１は、この振動を電気信号に変換して送受信回路３０に供給する。送受信回路３０は、供給された電気信号を増幅、変換して制御部４０に供給する。以下では、この増幅、変換された電気信号（つまり、底面部１６への伝搬を経て送受波部２１に到達する表面波Ｗの反射波が、送受波部２１に発生させる振動を示す電気信号）を、表面波伝搬信号とする。このように、送受波部２１から（第１箇所）送られた表面波Ｗは、反射して再び送受波部２１（第２箇所）に到達する間に、気体に接触する第１部分１０ａと液体９０に接触する第２部分１０ｂとの境界を二回跨いで伝搬する。
【0037】
続いて、制御部４０は、ステップＳ１の処理を行ってから表面波伝搬信号を受信するまでの期間を計測するために、タイマを初期値の０に設定する（ステップＳ２）。当該期間は、送受波部２１が表面波Ｗを発生させたタイミングから、再び送受波部２１が表面波Ｗの反射波を受けるタイミングまでの期間であり、要するに、送受波部２１から送受波部２１に戻るまでの表面波Ｗの伝搬時間（以下、表面波伝搬時間とする場合もある。）である。
【0038】
続いて、制御部４０は、送受信回路３０から表面波伝搬信号を受信したか否かを判別する（ステップＳ３）。この判別は、適宜の方法で行うことができるが、例えば、制御部４０は、送受波部２１から供給されて送受信回路３０で増幅、変換された電気信号を取得し、取得した電気信号の電圧に基づく値（例えば、電圧値、電圧値の２乗の所定期間における平均値、前記電圧値又は前記平均値の変化度、電気信号の振幅など）が予めＲＯＭ内に格納された閾値以上となったか否かを判別する。例えば、予め実験によって表面波伝搬信号を測定しておき、測定結果に基づいて閾値を定めておけば良い。そして、制御部４０は、電気信号の電圧に基づく値が閾値以上となった場合に、表面波伝搬信号を受信した（ステップＳ３；Ｙｅｓ）と判別する。一方、制御部４０は、電気信号の電圧に基づく値が閾値未満である場合は、表面波伝搬信号を受信していない（ステップＳ３；Ｎｏ）と判別する。
【0039】
表面波伝搬信号を未だ受信していない場合（ステップＳ３；Ｎｏ）、制御部４０は、タイマのタイマ値を＋１などして更新し（ステップＳ４）、再度ステップＳ３の処理を実行する。これにより、制御部４０は、表面波伝搬信号を受信するまで計時を行う。
【0040】
表面波伝搬信号を受信した場合（ステップＳ３；Ｙｅｓ）、制御部４０は、現在のタイマ値を表面波伝搬時間として、例えばＲＡＭに記憶する（ステップＳ５）。
【0041】
続いて、制御部４０は、ステップＳ５で記憶した表面波伝搬時間に基づいて、液面９１の位置（液面位置）を特定する（ステップＳ６）。
【0042】
例えば、表面波伝搬時間と液面９１の位置との関係を予め実験などで特定し、特定した関係をテーブル又は演算式としてＲＯＭに格納しておく。制御部４０は、ＲＯＭに格納されたテーブル又は演算式と、表面波伝搬時間に基づいて液面９１の位置（液面位置）を特定する。
すなわち、制御部４０は、液体９０の液面９１の位置に応じて液体接触部分（第２部分１０ｂ）Ｌ２が長くなるほど期間が長くなる表面波伝搬時間を検出し、検出した表面波伝搬時間に基づいて液面９１の位置を特定する。液面９１の位置は、例えば、伝搬体１０が液体９０に浸る第２部分１０ｂの長さＬ２や、容器８０の底面から液面９１の高さや、長さＬ２や液面９１の高さに応じた値などで表されれば良い。容器８０の底面から液面９１の高さは、液体９０の深さであり、長さＬ２＋長さｄ（図１参照）で求められる。
すなわち、制御部４０は、液体９０の液面９１の位置に応じて液体接触部分（第２部分１０ｂ）Ｌ２が長くなるほど期間が長くなる表面波伝搬時間を検出し、検出した表面波伝搬時間に基づいて液面９１の位置を特定する。液面９１の位置は、例えば、伝搬体１０が液体９０に浸る第２部分１０ｂの長さＬ２や、容器８０の底面から液面９１の高さや、長さＬ２や液面９１の高さに応じた値などで表されれば良い。容器８０の底面から液面９１の高さは、液体９０の深さであり、長さＬ２＋長さｄ（図１参照）で求められる。
【0043】
続いて、制御部４０は、ステップＳ６で特定した液面９１の位置を外部装置６０に出力する（ステップＳ７）。外部装置６０は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）などの画像表示ディスプレイを含み、当該画像表示ディスプレイに、液面９１の位置を表示する。こうして液面位置検出処理は完了する。
【0044】
なお、伝搬体１０を合成樹脂で形成した場合は、液体９０に接触する第２部分１０ｂを伝搬する表面波Ｗの伝搬速度（以下、第２音速という。）が、空気に接触する第１部分１０ａを伝搬する表面波Ｗの伝搬速度（以下、第１音速という。）よりも遅くなることが知られている。このため、タイマで計測される表面波伝搬時間（第１伝搬時間、第２伝搬時間）は、第２部分１０ｂの長さＬ２が長いほど、長くなる。つまり、容器８０に多く液体９０が入っており容器８０の底面からの液面９１の位置が高いほど、表面波Ｗの伝搬時間も長くなる。
なお、伝搬体１０を形成する合成樹脂としては、表面波Ｗの伝搬時間を検出することができれば、その組成は限定されるものではないが、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）の他に、ポリエチレン、ポリスチレンなどを採用することができる。合成樹脂としては、表面波Ｗの伝搬波を観測しやすいＰＰＳが好適であり、特に自動車のガソリンタンクの液面を検出する場合に好適であると考えられる。
また、液面９１の高さ（液面位置）の検出対象は、上記のガソリンなどに限らず、液体９０であれば良く、単一の液体９０だけでなく、複数の液体９０が混合されているものであっても良い。また、液体９０と微粒子などが分散されたコロイド溶液であっても良い。
なお、伝搬体１０を形成する合成樹脂としては、表面波Ｗの伝搬時間を検出することができれば、その組成は限定されるものではないが、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）の他に、ポリエチレン、ポリスチレンなどを採用することができる。合成樹脂としては、表面波Ｗの伝搬波を観測しやすいＰＰＳが好適であり、特に自動車のガソリンタンクの液面を検出する場合に好適であると考えられる。
また、液面９１の高さ（液面位置）の検出対象は、上記のガソリンなどに限らず、液体９０であれば良く、単一の液体９０だけでなく、複数の液体９０が混合されているものであっても良い。また、液体９０と微粒子などが分散されたコロイド溶液であっても良い。
【0045】
次に、液面位置検出装置１００の液面位置検出処理における温度補正について、図３により説明する。
【0046】
伝搬体１０は、温度補正のため側方が開口した溝による内部伝搬波を反射する凹部１７が裏面部１２から伝搬面部１１に向かって中間部まで形成されている。すなわち、凹部１７は、裏面部１２に開口するとともに、凹部１７の両端が側面部１３，１４に開口し、裏面部１２から伝搬面部１１に向かっては、底付き（中間部まで）の溝として形成されている。
【0047】
振動子２０は、伝搬体１０の上面部１５に押しつけられ、伝搬体１０の伝搬面部１１に表面波Ｗを発生させるとともに、伝搬体１０の内部伝搬波を反射する凹部１７に向けて検出波Ｄを発生させる。検出波Ｄは、伝搬体１０の内部を伝搬し、凹部１７で反射した後、再び上面部１５の送受波部２３を振動させる。この検出波Ｄに基づく内部伝搬時間で温度補正処理が行われる。すなわち、送受波部２３は、伝搬体１０に横波からなる検出波Ｄを発生させ、凹部１７で反射した検出波Ｄを受ける。送受波部２３が受ける検出波Ｄは、液面９１の位置に関係なく、伝搬体１０の温度に依存して音速が変化する。そこで、検出波Ｄを用いて、伝搬体１０の温度を特定し、特定した温度を、表面波Ｗを検出する際の温度補正に利用する。
これにより、従来の液面位置検出装置に設けていたサーミスタチップなどからなる温度センサを設けずに、温度補正を行うことができる。
これにより、従来の液面位置検出装置に設けていたサーミスタチップなどからなる温度センサを設けずに、温度補正を行うことができる。
【0048】
具体的には、制御部４０は、前述の液面位置検出処理で説明した手法と同様に、検出波Ｄの内部伝搬時間を検出する。制御部４０は、送受波部２３で検出波Ｄを発生させてから、凹部１７で反射後に、送受波部２３が検出波Ｄを受けるまでの時間をタイマ値に基づいて検出する。そして、検出した時間を検出時間（内部伝搬時間）としてＲＡＭに記憶する。制御部４０は、こうして得た、検出時間に基づいて、伝搬体１０の温度を特定（検出）する。
なお、伝搬体１０の温度の特定は、例えば、検出時間と伝搬体１０の温度との関係を予め実験などで特定し、特定した関係をテーブル又は演算式としてＲＯＭに格納しておく。制御部４０は、ＲＯＭに格納されたテーブル又は演算式と、検出時間とに基づいて伝搬体１０の温度を特定する。
なお、伝搬体１０の温度の特定は、例えば、検出時間と伝搬体１０の温度との関係を予め実験などで特定し、特定した関係をテーブル又は演算式としてＲＯＭに格納しておく。制御部４０は、ＲＯＭに格納されたテーブル又は演算式と、検出時間とに基づいて伝搬体１０の温度を特定する。
【0049】
そして、制御部４０は、以上のように特定（検出）した伝搬体１０の温度に基づいて、表面波伝搬時間の温度補正を行う。つまり、表面波伝搬時間も伝搬体１０の温度に応じて変化する。このため、液面位置の検出精度を保つには、温度補正が必要となる。例えば、伝搬体１０の温度と、表面波伝搬時間の補正量や補正係数とを対応付けたテーブルを予めＲＯＭ内に格納しておき、制御部４０は、テーブルを参照して、特定した伝搬体１０の温度に応じた補正量や補正係数を取得すれば良い。そして、制御部４０は、表面波伝搬時間に、取得した補正量を加減する演算や、補正係数を乗算する演算を行うことで、表面波伝搬時間の温度補正を行えば良い。
これにより、従来の液面位置検出装置に設けていたサーミスタチップなどからなる温度センサを設けずに温度補正を行うことができる。
これにより、従来の液面位置検出装置に設けていたサーミスタチップなどからなる温度センサを設けずに温度補正を行うことができる。
【0050】
なお、伝搬体１０の温度に基づく液面位置の補正は、テーブルに限らず、音速の温度依存性を表す式（近似式であっても良い）をＲＯＭ内に格納しておき、当該式を用いて、表面波伝搬時間又は液面位置の補正量や補正係数を求めても良い。表面波伝搬時間や液面位置の温度補正手法は、公知のテーブル校正法や演算法を適宜用いることができ、任意である。
【0051】
なお、以上の温度補正処理は、検出波Ｄが、表面波Ｗと干渉しない限りにおいては、前述の液面位置検出処理の中に組み込み、検出波Ｄの発生タイミングを、表面波Ｗの発生タイミングと同時にしても良い。また、温度補正処理は、表面波Ｗによる液面位置検出処理とは独立した処理として実行できるようにしても良い。
【0052】
液面位置検出装置１００では、伝搬体１０の伝搬面部１１と、伝搬面部１１に隣接する隣接面部を構成する側面部１３，１４とのなす角度θを鋭角に形成してある。これにより、伝搬面部１１を伝搬する表面波Ｗの一部が側面部１３，１４に向かっても側面部１３，１４が伝搬面部１１と角度θで交わっていることで、直角に交わる場合に比べて反射率（反射強度）Ｒｃが大きく、側面部１３，１４から表面波Ｗを反射させて伝搬面部１１に戻すことができ、伝搬面部１１を上下方向に伝搬する表面波Ｗに合流させることで、表面波Ｗの漏洩などを減らしてＳ／Ｎ比を向上することができる。
なお、側面部１３，１４の伝搬面部１１との交わる角度θとなる部分の長さ（裏面部１２に向かう方向の長さ）ｃは、少なくとも伝搬面部１１と側面部１３，１４との交点（交差線部）から超音波が伝搬される１波長以上の長さを確保すれば良く、例えば、表面波周波数を５００ｋＨｚとした場合、伝搬体１０をＰＰＳとすれば、室温での音速が約９５０ｍ／ｓであることから、１波長は、約１．９ｍｍとなる。また、表面波周波数を４００ｋＨｚとした場合、伝搬体１０をＰＰＳとすれば、室温での音速が約９５０ｍ／ｓであることから、１波長は、約２．３８ｍｍとなる。
なお、側面部１３，１４の伝搬面部１１との交わる角度θとなる部分の長さ（裏面部１２に向かう方向の長さ）ｃは、少なくとも伝搬面部１１と側面部１３，１４との交点（交差線部）から超音波が伝搬される１波長以上の長さを確保すれば良く、例えば、表面波周波数を５００ｋＨｚとした場合、伝搬体１０をＰＰＳとすれば、室温での音速が約９５０ｍ／ｓであることから、１波長は、約１．９ｍｍとなる。また、表面波周波数を４００ｋＨｚとした場合、伝搬体１０をＰＰＳとすれば、室温での音速が約９５０ｍ／ｓであることから、１波長は、約２．３８ｍｍとなる。
【0053】
また、液面位置検出装置１００では、伝搬体１０の伝搬面部１１と、伝搬面部１１に隣接する隣接面部を構成する底面部１６とのなす角度φを鋭角に形成してある。これにより、伝搬面部１１を伝搬する表面波Ｗの一部が底面部１６に向かっても底面部１６が伝搬面部１１と角度φで交わっていることで、直角に交わる場合に比べて反射率Ｒｃが大きく、底面部１６で反射した表面波Ｗを、反射率Ｒｃを高めて伝搬面部１１に戻すことができ、伝搬面部１１を上下方向に伝搬する表面波Ｗに合流させることで、表面波Ｗの漏洩などを減らしてＳ／Ｎ比を向上することができる。
なお、底面部１６の伝搬面部１１との交わる角度φとなる部分の長さ（裏面部１２に向かう方向の長さ）ｃ１は、少なくとも伝搬面部１１と底面部１６との交点（交差線部）から超音波が伝搬される１波長以上の長さを確保すれば良く、例えば、表面波周波数を５００ｋＨｚとした場合、伝搬体１０をＰＰＳとすれば、室温での音速が約９５０ｍ／ｓであることから、１波長は、約１．９ｍｍとなる。また、表面波周波数を４００ｋＨｚとした場合、伝搬体１０をＰＰＳとすれば、室温での音速が約９５０ｍ／ｓであることから、１波長は、約２．３８ｍｍとなる。
なお、底面部１６の伝搬面部１１との交わる角度φとなる部分の長さ（裏面部１２に向かう方向の長さ）ｃ１は、少なくとも伝搬面部１１と底面部１６との交点（交差線部）から超音波が伝搬される１波長以上の長さを確保すれば良く、例えば、表面波周波数を５００ｋＨｚとした場合、伝搬体１０をＰＰＳとすれば、室温での音速が約９５０ｍ／ｓであることから、１波長は、約１．９ｍｍとなる。また、表面波周波数を４００ｋＨｚとした場合、伝搬体１０をＰＰＳとすれば、室温での音速が約９５０ｍ／ｓであることから、１波長は、約２．３８ｍｍとなる。
【0054】
次に、側面部１３，１４が鋭角（θ＜９０度）で底面部１６が直角（φ＝９０度）の伝搬体１０について解析を行った結果を、図８（ａ）に示した。比較のため、側面部１３，１４と底面部１６が直角（θ＝９０度、φ＝９０度）の伝搬体について解析を行った結果を、図８（ｂ）に示した。これらの解析結果から側面部が鋭角の伝搬体では、受信されるエコーの振幅の変化が減衰せずに大きくなっており、Ｓ／Ｎ比が向上することが分かる。
【0055】
なお、本実施形態の液面位置検出装置１００では、伝搬面部１１に隣接する隣接面部として側面部１３，１４および底面部１６とのなす角度θおよびφを鋭角に構成しているが、側面部１３，１４との角度θだけを鋭角にしたり、底面部との角度φだけを鋭角にすることもでき、いずれか一方だけでも表面波Ｗの反射率Ｒｃを高めて合流させることでＳ／Ｎ比を向上することができ、両方を組み合わせることで、一層Ｓ／Ｎ比を向上することができる。
【0056】
（第２実施形態）
本実施形態に係る液面位置検出装置１００Ａについて、図６、図７を参照して説明するが、既に説明した上記実施形態の液面位置検出装置１００と同様な構成及び機能を有する各部については、同一又は対応する符号を付すとともに、適宜説明を省略する。
なお、図６（ｂ）では、振動子２０を透視して送受波部２１，２２を示し、（ａ），（ｃ）では、送受波部２１，２２を省略している。
液面位置検出装置１００Ａでは、伝搬体１０Ａの表裏の関係にある２つの主面部が伝搬面部（第１伝搬面部）１１Ａ，（第２伝搬面部）１２Ａとされる二面発振構造とされ、底面部１６Ａが下方に凸となるＵ字状の滑らかな曲面状で構成されている。これにより、液面位置検出装置１００Ａでは、伝搬体１０Ａの上面部１５Ａに押し付けられる振動子（振動発生手段）２０によってそれぞれの伝搬面部１１Ａ，１２Ａに表面波Ｗ（以下、伝搬面部１１Ａに伝搬される表面波を第１表面波Ｗ１とし、伝搬面部１２Ａに伝搬される表面波を第２表面波Ｗ２とする）が伝搬され、伝搬された第１表面波Ｗ１、第２表面波Ｗ２は、底面部１６Ａで反射せずに曲面に沿って他方の伝搬面部１１Ａ，１２Ａ（第１表面波Ｗ１は伝搬面部１２Ａを、第２表面波Ｗ２は伝搬面部１１Ａ）を伝搬して上面部１５Ａに戻ることになる（図７参照）。なお、第１表面波Ｗ１と第２表面波Ｗ２を区別なく、単に表面波Ｗとする場合もある。このように形成された底面部１６Ａは、第１表面波Ｗ１及び第２表面波Ｗ２が底面部１６Ａに伝搬する際の漏洩による損失を低減する。
本実施形態に係る液面位置検出装置１００Ａについて、図６、図７を参照して説明するが、既に説明した上記実施形態の液面位置検出装置１００と同様な構成及び機能を有する各部については、同一又は対応する符号を付すとともに、適宜説明を省略する。
なお、図６（ｂ）では、振動子２０を透視して送受波部２１，２２を示し、（ａ），（ｃ）では、送受波部２１，２２を省略している。
液面位置検出装置１００Ａでは、伝搬体１０Ａの表裏の関係にある２つの主面部が伝搬面部（第１伝搬面部）１１Ａ，（第２伝搬面部）１２Ａとされる二面発振構造とされ、底面部１６Ａが下方に凸となるＵ字状の滑らかな曲面状で構成されている。これにより、液面位置検出装置１００Ａでは、伝搬体１０Ａの上面部１５Ａに押し付けられる振動子（振動発生手段）２０によってそれぞれの伝搬面部１１Ａ，１２Ａに表面波Ｗ（以下、伝搬面部１１Ａに伝搬される表面波を第１表面波Ｗ１とし、伝搬面部１２Ａに伝搬される表面波を第２表面波Ｗ２とする）が伝搬され、伝搬された第１表面波Ｗ１、第２表面波Ｗ２は、底面部１６Ａで反射せずに曲面に沿って他方の伝搬面部１１Ａ，１２Ａ（第１表面波Ｗ１は伝搬面部１２Ａを、第２表面波Ｗ２は伝搬面部１１Ａ）を伝搬して上面部１５Ａに戻ることになる（図７参照）。なお、第１表面波Ｗ１と第２表面波Ｗ２を区別なく、単に表面波Ｗとする場合もある。このように形成された底面部１６Ａは、第１表面波Ｗ１及び第２表面波Ｗ２が底面部１６Ａに伝搬する際の漏洩による損失を低減する。
【0057】
伝搬体１０Ａでは、２つの伝搬面部１１Ａ，１２Ａに隣接して隣接面部を構成する側面部（第１側面部）１３Ａ，（第２側面部）１４Ａを備える。側面部１３Ａ，１４Ａは、図６（ｃ）に示すように、伝搬面部１１Ａ側に斜面部１３Ａａ，１４Ａａを備え、伝搬面部１２Ａ側に斜面部１３Ａｂ，１４Ａｂを備える。これら側面部１３Ａ，１４Ａの斜面部１３Ａａ，１３Ａｂの間および斜面部１４Ａａ，１４Ａｂの間は、平面部１３Ａｃ，１４Ａｃとしてある。これら側面部１３Ａ，１４Ａの斜面部１３Ａａ，１３Ａｂ，１４Ａａ，１４Ａｂは、伝搬面部１１Ａ，１２Ａとなす角度θが鋭角に形成してある。すなわち、伝搬面部１１Ａと隣接する側面部１３Ａの斜面部１３Ａａとなす角度θが鋭角とされ、伝搬面部１１Ａと隣接する側面部１４Ａの斜面部１４Ａａとなす角度θが鋭角とされる。また、伝搬面部１２Ａと隣接する側面部１３Ａの斜面部１３Ａｂとなす角度θが鋭角とされ、伝搬面部１２Ａと隣接する側面部１４Ａの斜面部１４Ａｂとなす角度θが鋭角とされる。これにより、伝搬体１０Ａは、上下方向に長尺な略柱状とされ、横断面形状は、側面部１３Ａ，１４Ａが内側（伝搬体１０Ａの中心側）に向かって略台形状の凹部が形成された形状（例えるならば、略Ｖベルト用のプーリーの断面形状）となっている。
なお、伝搬体１０Ａの他の構成、例えば材質や第１、第２表面波Ｗ１，Ｗ２が伝搬体１０Ａを伝搬する際、伝搬体１０Ａの表面から第１、第２表面波Ｗ１，Ｗ２の波長とほぼ同じ深さまで達するなどは、既に説明した伝搬体１０と同一である。
また、側面部１３Ａ，１４Ａの伝搬面部１１Ａ、１２Ａと斜面部１３Ａａ，１３Ａｂ，１４Ａａ，１４Ａｂとのなす角度θとなる部分の長さ（斜面部１３Ａａ，１３Ａｂ，１４Ａａ，１４Ａｂに沿う方向の長さ）ｃは、少なくとも伝搬面部と斜面部の交点（交差線部）から超音波が伝搬される１波長以上の長さを確保すれば良く、例えば表面波周波数を５００ｋＨｚとした場合、伝搬体１０ＡをＰＰＳとすれば、室温での音速が約９５０ｍ／ｓであることから、１波長は、約１．９ｍｍとなる。また、表面波周波数を４００ｋＨｚとした場合、伝搬体１０をＰＰＳとすれば、室温での音速が約９５０ｍ／ｓであることから、１波長は、約２．３８ｍｍとなる。
なお、伝搬体１０Ａの他の構成、例えば材質や第１、第２表面波Ｗ１，Ｗ２が伝搬体１０Ａを伝搬する際、伝搬体１０Ａの表面から第１、第２表面波Ｗ１，Ｗ２の波長とほぼ同じ深さまで達するなどは、既に説明した伝搬体１０と同一である。
また、側面部１３Ａ，１４Ａの伝搬面部１１Ａ、１２Ａと斜面部１３Ａａ，１３Ａｂ，１４Ａａ，１４Ａｂとのなす角度θとなる部分の長さ（斜面部１３Ａａ，１３Ａｂ，１４Ａａ，１４Ａｂに沿う方向の長さ）ｃは、少なくとも伝搬面部と斜面部の交点（交差線部）から超音波が伝搬される１波長以上の長さを確保すれば良く、例えば表面波周波数を５００ｋＨｚとした場合、伝搬体１０ＡをＰＰＳとすれば、室温での音速が約９５０ｍ／ｓであることから、１波長は、約１．９ｍｍとなる。また、表面波周波数を４００ｋＨｚとした場合、伝搬体１０をＰＰＳとすれば、室温での音速が約９５０ｍ／ｓであることから、１波長は、約２．３８ｍｍとなる。
【0058】
伝搬体１０Ａは、伝搬体１０と同様、側面部１３Ａ及び側面部１４Ａで容器８０に設けられた固定部材８１，８２に挟まれることによって固定される。なお、伝搬体１０Ａは、表面波Ｗの伝搬を阻害しないように、表面波Ｗが伝搬する伝搬面部１１Ａ及び伝搬面部１２Ａ以外の部分で固定されれば、その固定方法は任意である。
【0059】
振動子２０は、超音波を発生する振動発生手段であり、既に説明したように、例えば、横波トランスデューサで、回路基板に実装された圧電素子などを含んで構成される。振動子２０は、伝搬体１０Ａの上面部１５Ａに押しつけられ、伝搬体１０Ａの２つの伝搬面部１１Ａ及び伝搬面部１２Ａにそれぞれ表面波Ｗを発生させる。これにより、液面位置検出装置１００Ａは、二面発振構造となる。
【0060】
振動子２０は、図７に示すように、伝搬体１０Ａに第１表面波Ｗ１を発生させるとともに、第２表面波Ｗ２を受ける第１送受波部２１と、伝搬体１０Ａに第２表面波Ｗ２を発生させるとともに、第１表面波Ｗ１を受ける第２送受波部２２と、を有する。
【0061】
第１送受波部２１は、送受信回路３０から供給される電気信号によって振動する。第１送受波部２１の振動は伝搬体１０Ａに伝搬され、伝搬面部１１Ａの上端（第１箇所の一例）に第１表面波Ｗ１が発生する。発生した第１表面波Ｗ１は、図７に示すように、伝搬面部１１Ａの下端へ向かって伝搬し、滑らかな曲面を有する底面部１６Ａに沿って伝搬した後、伝搬面部１２Ａの上端（第２箇所の一例）へ向かって伝搬する（図中の実線参照）。伝搬面部１２Ａの上端へ到達した第１表面波Ｗ１は、第２送受波部２２を振動させる。第２送受波部２２は、この振動を電気信号に変換して送受信回路３０に供給する。
【0062】
第２送受波部２２は、送受信回路３０から供給される電気信号によって振動する。第２送受波部２２の振動は、伝搬体１０Ａに伝搬され、伝搬面部１２Ａの上端（第１箇所の一例）に第２表面波Ｗ２が発生する。発生した第２表面波Ｗ２は、伝搬面部１２Ａの下端へ向かって伝搬し、滑らかな曲面を有する底面部１６Ａに沿って伝搬した後、伝搬面部１１Ａの上端（第２箇所の一例）へ向かって伝搬する（図中の点線参照）。伝搬面部１１Ａの上端へ到達した第２表面波Ｗ２は、第１送受波部２１を振動させる。第１送受波部２１は、この振動を電気信号に変換して送受信回路３０に供給する。
【0063】
この実施形態では、第１表面波Ｗ１及び第２表面波Ｗ２は、超音波（例えば、２０ＫＨｚ以上の音波であれば良い。）のパルス（超音波パルス）とされる。また、第１表面波Ｗ１及び第２表面波Ｗ２は、レイリー波もしくはシュルツ波である。なお、振動子２０は、圧電素子と伝搬体１０Ａとの間に介在され、振動の伝わりを効率良くするための超音波用接触媒質を含んでいても良い。
【0064】
送受信回路３０は、図１、図７に示すように、振動子２０に接続される。送受信回路３０は、超音波送信回路として超音波パルス（表面波）を発生させる電気信号を振動子２０に供給（送信）し、振動子２０を振動させる。また、送受信回路３０は、超音波受信回路として、振動子２０から供給（送信）される電気信号を受け取り、受け取った電気信号を増幅、変換する。
【0065】
制御部４０は、既に説明したように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、タイマなどから構成されるマイクロコンピュータ、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）変換器、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器などを含んで構成される。制御部４０は、送受信回路３０に接続される（図１参照）。制御部４０は、送受信回路３０を制御し、送受信回路３０から電気信号を振動子２０の第１送受波部２１と第２送受波部２２の各々に供給させる。これにより、第１表面波Ｗ１を伝搬面部１１Ａに発生させ、第２表面波Ｗ２を伝搬面部１２Ａに発生させる。また、制御部４０は、送受信回路３０で増幅、変換された、振動子２０の第１送受波部２１と第２送受波部２２の各々からの電気信号を受け取り、受け取った電気信号に基づいて液面９１の位置を特定する。また、制御部４０は、液面位置検出装置１００Ａの外部の外部装置６０とデータのやり取りが可能になっている。
【0066】
次に、液面位置検出装置１００Ａの動作を、制御部４０が実行する液面位置検出処理（図９参照）を中心に説明する。例えば、制御部４０のＣＰＵが、ＲＡＭをメインメモリとして、ＲＯＭに格納されているプログラムに従って、及びＲＯＭに格納されている各種データを用いて、液面位置検出処理を実行する。制御部４０は、例えば、外部装置６０からの指令に基づいて、液面位置検出処理を開始する。
【0067】
（液面位置検出処理）
液面位置検出処理を開始すると、図９に示すように、制御部４０は、送受信回路３０を介して第１送受波部２１を振動させ、伝搬面部１１の上端（第１箇所）に第１表面波Ｗ１を発生させる（ステップＳ１１）。
液面位置検出処理を開始すると、図９に示すように、制御部４０は、送受信回路３０を介して第１送受波部２１を振動させ、伝搬面部１１の上端（第１箇所）に第１表面波Ｗ１を発生させる（ステップＳ１１）。
【0068】
発生した第１表面波Ｗ１は、図７に示すように、伝搬面部１１Ａの下端へ向かって伝搬し、滑らかな曲面を有する底面部１６Ａに沿って伝搬した後、伝搬面部１２Ａの上端（第２箇所）へ向かって伝搬する。伝搬面部１２Ａの上端へ到達した第１表面波Ｗ１は、第２送受波部２２を振動させる。第２送受波部２２は、この振動を電気信号に変換して送受信回路３０に供給する。送受信回路３０は、供給された電気信号を増幅、変換して制御部４０に供給する。以下では、この増幅、変換された電気信号（つまり、底面部１６Ａへの伝搬を経て第２送受波部２２に到達する第１表面波Ｗ１が、第２送受波部２２に発生させる振動を示す電気信号）を、第１伝搬波信号とする。このように、第１送受波部２１から（第１箇所）送られた第１表面波Ｗ１は、第２送受波部２２（第２箇所）に到達する間に、気体に接触する第１部分１０ａと液体９０に接触する第２部分１０ｂとの境界を二回跨いで伝搬する（図１，７参照）。
【0069】
続いて、制御部４０は、ステップＳ１１の処理を行ってから第１伝搬波信号を受信するまでの期間を計測するために、タイマを初期値の０に設定する（ステップＳ１２）。当該期間は、第１送受波部２１が第１表面波Ｗ１を発生させたタイミングから、第２送受波部２２が第１表面波Ｗ１を受けるタイミングまでの期間であり、要するに、第１送受波部２１から第２送受波部２２までの第１表面波Ｗ１の伝搬時間（以下、第１伝搬時間とする。）である。
【0070】
続いて、制御部４０は、送受信回路３０から第１伝搬波信号を受信したか否かを判別する（ステップＳ１３）。この判別は、既に説明したように、適宜の方法で行うことができるが、例えば、制御部４０は、第２送受波部２２から供給されて送受信回路３０で増幅、変換された電気信号を取得し、取得した電気信号の電圧に基づく値（例えば、電圧値、電圧値の２乗の所定期間における平均値、前記電圧値又は前記平均値の変化度、電気信号の振幅など）が予めＲＯＭ内に格納された閾値以上となったか否かを判別する。例えば、予め実験によって第１伝搬波信号を測定しておき、測定結果に基づいて閾値を定めておけば良い。そして、制御部４０は、電気信号の電圧に基づく値が閾値以上となった場合に、第１伝搬波信号を受信した（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）と判別する。一方、制御部４０は、電気信号の電圧に基づく値が閾値未満である場合は、第１伝搬波信号を受信していない（ステップＳ１３；Ｎｏ）と判別する。
【0071】
第１伝搬波信号を未だ受信していない場合（ステップＳ１３；Ｎｏ）、制御部４０は、タイマのタイマ値を＋１などして更新し（ステップＳ１４）、再度ステップＳ３の処理を実行する。これにより、制御部４０は、第１伝搬波信号を受信するまで計時を行う。
【0072】
第１伝搬波信号を受信した場合（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、制御部４０は、現在のタイマ値を第１伝搬時間として、例えばＲＡＭに記憶する（ステップＳ１５）。
【0073】
続いて、制御部４０は、送受信回路３０を介して第２送受波部２２を振動させ、伝搬面部１２Ａの上端（第１箇所）に第２表面波Ｗ２を発生させる（ステップＳ１６）。
【0074】
発生した第２表面波Ｗ２は、図７に示すように、伝搬面部１２Ａの下端へ向かって伝搬し、滑らかな曲面を有する底面部１６Ａに沿って伝搬した後、伝搬面部１１Ａの上端（第２箇所）へ向かって伝搬する。伝搬面部１１Ａの上端へ到達した第２表面波Ｗ２は、第１送受波部２１を振動させる。第１送受波部２１は、この振動を電気信号に変換して送受信回路３０に供給する。送受信回路３０は、供給された電気信号を増幅、変換して制御部４０に供給する。以下では、この増幅、変換された電気信号（つまり、底面部１６Ａへの伝搬を経て第１送受波部２１に到達する第２表面波Ｗ２が、第１送受波部２１に発生させる振動を示す電気信号）を、第２伝搬波信号とする。このように、第２送受波部２２（第１箇所）から送られた第２表面波Ｗ２は、第１送受波部２１（第２箇所）に到達する間に、気体に接触する第１部分１０ａと液体９０に接触する第２部分１０ｂとの境界を二回跨いで伝搬する（図１，７参照）。
【0075】
続いて、制御部４０は、ステップＳ１６の処理を行ってから第２伝搬波信号を受信するまでの期間を計測するために、タイマを初期値の０に設定する（ステップＳ１７）。当該期間は、第２送受波部２２が第２表面波Ｗ２を発生させたタイミングから、第１送受波部２１が第２表面波Ｗ２を受けるタイミングまでの期間であり、要するに、第２送受波部２２から第１送受波部２１までの第２表面波Ｗ２の伝搬時間（以下、第２伝搬時間とする。）である。なお、以下では、第１伝搬時間と第２伝搬時間とを区別なく、単に伝搬時間と呼ぶこともある。
【0076】
続いて、制御部４０は、送受信回路３０から第２伝搬波信号を受信したか否かを判別する（ステップＳ１８）。この判別は、ステップＳ１３と同様な手法で行われ、第２伝搬波信号を未だ受信していない場合（ステップＳ１８；Ｎｏ）、制御部４０は、タイマのタイマ値を＋１などして更新し（ステップＳ１９）、再度ステップＳ１８の処理を実行する。これにより、制御部４０は、第２伝搬波信号を受信するまで計時を行う。
【0077】
第２伝搬波信号を受信した場合（ステップＳ１８；Ｙｅｓ）、制御部４０は、現在のタイマ値を第２伝搬時間として、例えばＲＡＭに記憶する（ステップＳ２０）。
【0078】
続いて、制御部４０は、ステップＳ１５で記憶した第１伝搬時間と、ステップＳ２０で記憶した第２伝搬時間とに基づいて、液面９１の位置（液面位置）を特定する（ステップＳ２１）。
【0079】
例えば、第１伝搬時間と第２伝搬時間と液面９１の位置との関係を予め実験などで特定し、特定した関係をテーブル又は演算式としてＲＯＭに格納しておく。制御部４０は、ＲＯＭに格納されたテーブル又は演算式と、第１伝搬時間及び第２伝搬時間に基づいて液面９１の位置（液面位置）を特定する。
【0080】
なお、制御部４０は、第１伝搬時間に基づいて液面９１の位置を特定するためのテーブル又は演算式を用いて、第１伝搬時間に基づく液面９１の位置（以下、第１液面位置とする。）を特定し、第２伝搬時間に基づいて液面位置を特定するためのテーブル又は演算式を用いて、第２伝搬時間に基づく液面９１の位置（以下、第２液面位置とする。）を特定しても良い。つまり、制御部４０は、第１液面位置と第２液面位置の各々を特定しても良い。そして、第１液面位置と第２液面位置の平均（単純平均でも加重平均でも良い）を、今回検出すべき液面位置としても良い。なお、加重平均を求める場合は、予め実験などにより、第１液面位置と第２液面位置との各々の重み付け定数を求めておけば良い。また、第１液面位置と第２液面位置のいずれかが、エラー値を示しているか否かを判定し、エラー値と判定した場合は、エラー値を示していない方を、今回特定すべき液面位置としても良い。
【0081】
続いて、制御部４０は、ステップＳ２１で特定した液面９１の位置を外部装置６０に出力する（ステップＳ２２）。外部装置６０は、既に説明したように、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）などの画像表示ディスプレイを含み、当該画像表示ディスプレイに、液面９１の位置を表示する。こうして液面位置検出処理は完了する。
【0082】
制御部４０は、液体９０の液面９１の位置に応じて液体接触部分（第２部分１０ｂ）が長くなるほど期間が長くなる伝搬時間を検出し、検出した伝搬時間に基づいて液面９１の位置を特定する。液面９１の位置は、例えば、伝搬体１０Ａが液体９０に浸る第２部分１０ｂの長さＬ２や、容器８０の底面から液面９１の高さや、長さＬ２や液面９１の高さに応じた値などで表されれば良い。容器８０の底面から液面９１の高さは、液体９０の深さであり、長さＬ２＋長さｄ（図１参照）で求められる。
【0083】
液面位置検出装置１００Ａでは、伝搬体１０Ａの側面部１３Ａ，１４Ａの両端角部にそれぞれ斜面部１３Ａａ，１３Ａｂ及び斜面部１４Ａａ，１４Ａｂを形成し、その斜面に沿う長さｃを振動発生手段の振動子２０の１波長未満としてある。
これにより、伝搬面部１１Ａ，１２Ａを伝搬する第１、第２表面波Ｗ１，Ｗ２の一部が側面部１３Ａ，１４Ａに向かうことになっても、伝搬面部１１Ａ，１２Ａの両側に隣接する隣接面部を構成する斜面部１３Ａａ，１３Ａｂ，１４Ａａ，１４Ａｂによって伝搬する表面波Ｗの一部が反射されて伝搬面部１１Ａ，１２Ａを上下方向に伝搬する第１、第２表面波Ｗ１，Ｗ２に戻される。このため液面位置の特定に必要な表面波Ｗ（第１、第２表面波Ｗ１，Ｗ２）に合流させることで、信号成分が増大し、Ｓ／Ｎ比を向上することができる。
なお、斜面部１３Ａａ，１３Ａｂ及び斜面部１４Ａａ，１４Ａｂの斜面に沿う長さｃが、伝搬する第１、第２表面波Ｗ１，Ｗ２の１波長より大きく（長く）なると、大きい部分に第１、第２表面波Ｗ１，Ｗ２が伝搬されて漏洩し、反射させて信号成分を増大させることができなくなる。この斜面に沿う長さｃの下限値は、伝搬体１０の加工性や強度などを考慮して定められる。例えば、表面波周波数を５００ｋＨｚとした場合、伝搬体１０ＡをＰＰＳとすれば、室温での音速が約９５０ｍ／ｓであることから、１波長は、約１．９ｍｍとなる。また、表面波周波数を４００ｋＨｚとした場合、伝搬体１０をＰＰＳとすれば、室温での音速が約９５０ｍ／ｓであることから、１波長は、約２．３８ｍｍとなる。これらの値に基づき伝搬体１０Ａの斜面に沿う長さｃを定めれば良い。
これにより、伝搬面部１１Ａ，１２Ａを伝搬する第１、第２表面波Ｗ１，Ｗ２の一部が側面部１３Ａ，１４Ａに向かうことになっても、伝搬面部１１Ａ，１２Ａの両側に隣接する隣接面部を構成する斜面部１３Ａａ，１３Ａｂ，１４Ａａ，１４Ａｂによって伝搬する表面波Ｗの一部が反射されて伝搬面部１１Ａ，１２Ａを上下方向に伝搬する第１、第２表面波Ｗ１，Ｗ２に戻される。このため液面位置の特定に必要な表面波Ｗ（第１、第２表面波Ｗ１，Ｗ２）に合流させることで、信号成分が増大し、Ｓ／Ｎ比を向上することができる。
なお、斜面部１３Ａａ，１３Ａｂ及び斜面部１４Ａａ，１４Ａｂの斜面に沿う長さｃが、伝搬する第１、第２表面波Ｗ１，Ｗ２の１波長より大きく（長く）なると、大きい部分に第１、第２表面波Ｗ１，Ｗ２が伝搬されて漏洩し、反射させて信号成分を増大させることができなくなる。この斜面に沿う長さｃの下限値は、伝搬体１０の加工性や強度などを考慮して定められる。例えば、表面波周波数を５００ｋＨｚとした場合、伝搬体１０ＡをＰＰＳとすれば、室温での音速が約９５０ｍ／ｓであることから、１波長は、約１．９ｍｍとなる。また、表面波周波数を４００ｋＨｚとした場合、伝搬体１０をＰＰＳとすれば、室温での音速が約９５０ｍ／ｓであることから、１波長は、約２．３８ｍｍとなる。これらの値に基づき伝搬体１０Ａの斜面に沿う長さｃを定めれば良い。
【0084】
また、液面位置検出装置１００Ａは、底面部１６Ａを滑らかな曲面としたので、これまでの底面部を平面とした略四角柱形状などで構成される伝搬体では、第１表面波Ｗ１及び第２表面波Ｗ２が底面部１６Ａで反射する。このため漏洩が生じ、損失となる。これに対し、伝搬体１０Ａの底面部１６Ａを滑らかな曲面にすることで、第１表面波Ｗ１、第２表面波Ｗ２は底面部１６Ａで反射せず、漏洩が生じないため、底面部１６Ａでの損失がなく、振動子２０が受ける第１、第２表面波Ｗ１，Ｗ２の減衰が少なくＳ／Ｎ比を改善することができる。
【0085】
なお、液面位置検出装置１００Ａは、伝搬体１０Ａの底面部１６Ａを滑らかな曲面とする場合に限らず、平面（伝搬面部１１Ａ，１２Ａとのなす角度φ＝９０度）としても良く、斜面部１３Ａａ，１３Ａｂ，１４Ａａ，１４Ａｂにより、伝搬面部１１Ａ，１２Ａを伝搬する第１、第２表面波Ｗ１，Ｗ２の反射による信号成分の増大だけを図るようにして液面位置検出装置１００Ａを構成し、Ｓ／Ｎ比を向上するようにしても良い。この場合、表面波Ｗは、伝搬面部１１Ａ，１２Ａを伝搬し、底面部１６Ａで反射して同一の伝搬面部１１Ａ，１２Ａを反射波が戻ることになる。
【0086】
また、上記実施形態の液面位置検出装置１００Ａでは、制御部４０は、第１表面波Ｗ１と第２表面波Ｗ２をそれぞれ異なるタイミングで発生させる液面位置検出処理を実行するようにしたが、制御部４０によって第１表面波Ｗ１と第２表面波Ｗ２を同時に発生させる液面位置検出処理を実行するようにしても良い。このとき、第１、第２伝搬波信号は重畳されて伝搬波信号として、２つの伝搬時間（第１伝搬時間、第２伝搬時間）が観測（受信）され、既に説明した液面検出処理と同様にして液面９１の位置を特定する。
このように、第１表面波Ｗ１と、第２表面波Ｗ２を同時に発生させることによって、振動子２０が受ける第１、第２表面波Ｗ１，Ｗ２の振幅が大きくなる。これにより、Ｓ／Ｎ比を更に改善することができる。
このように、第１表面波Ｗ１と、第２表面波Ｗ２を同時に発生させることによって、振動子２０が受ける第１、第２表面波Ｗ１，Ｗ２の振幅が大きくなる。これにより、Ｓ／Ｎ比を更に改善することができる。
【0087】
次に、液面位置検出装置１００Ａの液面位置検出処理における温度補正について、図１０により説明するが、既に説明した上記の実施形態と同様な構成及び機能を有する各部については、同一又は対応する符号を付すとともに、適宜説明を省略する。
なお、図１０においては、温度補正に関係のない構成である側面部１３Ａ，１４Ａに形成する斜面部１３Ａａ，１３Ａｂ及び斜面部１４Ａａ，１４Ａｂは、図示省略し、温度補正に必要な凹部１８、伝搬体１０Ａ、振動子２０を主に図示している。また、図１０（ｂ）では、振動子２０を透視して送受波部２１～２４を示し、図１０（ａ）では、送受波部２１～２４を省略し、図１０（ｃ）では、振動子２０及び送受波部２１～２４を省略している。
なお、図１０においては、温度補正に関係のない構成である側面部１３Ａ，１４Ａに形成する斜面部１３Ａａ，１３Ａｂ及び斜面部１４Ａａ，１４Ａｂは、図示省略し、温度補正に必要な凹部１８、伝搬体１０Ａ、振動子２０を主に図示している。また、図１０（ｂ）では、振動子２０を透視して送受波部２１～２４を示し、図１０（ａ）では、送受波部２１～２４を省略し、図１０（ｃ）では、振動子２０及び送受波部２１～２４を省略している。
【0088】
伝搬体１０Ａは、既に説明したように、伝搬面部１１Ａ及び伝搬面部１２Ａと、側面部１３Ａ及び側面部１４Ａと、上面部１５Ａと、底面部１６Ａと、を有する。また、振動子２０は、図１０に示すように、既に説明した第１送受波部２１及び第２送受波部２２の他に、第３送受波部２３と、第４送受波部２４と、を備える。
【0089】
伝搬体１０Ａは、上面部１５Ａから底面部１６Ａに向かって凹む凹部１８を有する。凹部１８は、図１０（ｂ）に示すように、伝搬面部１１Ａと伝搬面部１２Ａとの間に位置する。
【0090】
凹部１８は、上面部１５Ａから底面部１６Ａに向かう底付きとされ、例えば直方体状にくり抜かれており、第１～第４内側面部１８ａ～１８ｄと、内底面部１８ｅとを有する。
【0091】
第１内側面部１８ａは、伝搬面部１１Ａの裏側に位置する。第２内側面部１８ｂは、伝搬面部１２Ａの裏側に位置する。第１内側面部１８ａと第２内側面部１８ｂとは互いに対向している。第３内側面部１８ｃは、側面部１３Ａの裏側に位置する。第４内側面部１８ｄは、側面部１４Ａの裏側に位置する。第３内側面部１８ｃと第４内側面部１８ｄとは互いに対向している。内底面部１８ｅは、凹部１８の底に位置する平面とされ、平面視で矩形状をなす。
【0092】
伝搬体１０Ａに凹部１８を設けることにより、図１０（ｂ）に示すように、例えば検出波Ｄを生じさせ、ここでは、検出波Ｄは、２つの第１検出波Ｄ１、第２検出波Ｄ２とする。
以下、送受信回路３０及び制御部４０（図１参照）による温度補正処理について説明する。
以下、送受信回路３０及び制御部４０（図１参照）による温度補正処理について説明する。
【0093】
第３送受波部２３は、図１０（ｂ）に示すように、伝搬体１０Ａに表面波又は板波からなる第１検出波Ｄ１を発生させるとともに、凹部１８の内底面部１８ｅで反射した第１検出波Ｄ１を受ける。第４送受波部２４は、伝搬体１０Ａに表面波又は板波からなる第２検出波Ｄ２を発生させるとともに、凹部１８の内底面部１８ｅで反射した第２検出波Ｄ２を受ける。
【0094】
第３送受波部２３は、送受信回路３０から供給される電気信号によって振動する。第３送受波部２３の振動は伝搬体１０Ａに伝搬され、第１内側面部１８ａの上端に第１検出波Ｄ１が発生する。発生した第１検出波Ｄ１は、図１０（ｂ）に示すように、第１内側面部１８ａの下端へ向かって伝搬し、内底面部１８ｅで反射した後、第１内側面部１８ａの上端へ向かって伝搬する。第１内側面部１８ａの上端へ到達した第１検出波Ｄ１は、第３送受波部２３を振動させる。第３送受波部２３は、この振動を電気信号に変換して送受信回路３０に供給する。
【0095】
第４送受波部２４は、送受信回路３０から供給される電気信号によって振動する。第４送受波部２４の振動は、伝搬体１０Ａに伝搬され、第２内側面部１８ｂの上端に第２検出波Ｄ２が発生する。発生した第２検出波Ｄ２は、図１０（ｂ）に示すように、第２内側面部１８ｂの下端へ向かって伝搬し、内底面部１８ｅで反射した後、第２内側面部１８ｂの上端へ向かって伝搬する。第２内側面部１８ｂの上端へ到達した第２検出波Ｄ２は、第４送受波部２４を振動させる。第４送受波部２４は、この振動を電気信号に変換して送受信回路３０に供給する。
【0096】
第３送受波部２３が受ける第１検出波Ｄ１と、第４送受波部２４が受ける第２検出波Ｄ２とは、液面９１の位置に関係なく、伝搬体１０Ａの温度に依存して音速が変化する。したがって、第１検出波Ｄ１と第２検出波Ｄ２との少なくともいずれかを用いて、伝搬体１０Ａの温度を特定し、特定した温度を、表面波（第１表面波Ｗ１及び第２表面波Ｗ２）を検出する際の温度補正に利用する。これにより、従来の液面位置検出装置に設けていたサーミスタチップなどからなる温度センサを設けずに温度補正を行うことができる。
【0097】
送受信回路３０は、第１検出波Ｄ１の送波用の電気信号を第３送受波部２３に供給し、第３送受波部２３を振動させる。また、第１検出波Ｄ１を受けた第３送受波部２３から供給される電気信号を受け取り、受け取った電気信号を増幅、変換する。また、送受信回路３０は、第２検出波Ｄ２の送波用の電気信号を第４送受波部２４に供給し、第４送受波部２４を振動させる。また、第２検出波Ｄ２を受けた第４送受波部２４から供給される電気信号を受け取り、受け取った電気信号を増幅、変換する。
【0098】
制御部４０は、送受信回路３０を介して、第３送受波部２３及び第４送受波部２４の各々を駆動制御する。また、制御部４０は、送受信回路３０で増幅、変換された、第３送受波部２３と第４送受波部２４の各々からの電気信号を受け取り、受け取った電気信号に基づいて伝搬体１０Ａの温度を特定する。
【0099】
制御部４０は、前述の液面位置検出処理で説明した手法と同様な手法で、第１検出波Ｄ１と第２検出波Ｄ２の各々の伝搬時間を検出する。以下では、第１検出波Ｄ１の伝搬時間を第１検出時間、第２検出波Ｄ２の伝搬時間を第２検出時間とする。
【0100】
具体的には、制御部４０は、第３送受波部２３で第１検出波Ｄ１を発生させてから、内底面部１８ｅで反射後に、第３送受波部２３が第１検出波Ｄ１を受けるまでの時間をタイマ値に基づいて検出する。そして、検出した時間を第１検出時間としてＲＡＭに記憶する。また、第４送受波部２４で第２検出波Ｄ２を発生させてから、内底面部１８ｅで反射後に、第４送受波部２４が第２検出波Ｄ２を受けるまでの時間をタイマ値に基づいて検出する。そして、検出した時間を第２検出時間としてＲＡＭに記憶する。制御部４０は、このようにして得た、第１検出時間と第２検出時間の少なくともいずれかに基づいて、伝搬体１０Ａの温度を特定（検出）する。
【0101】
第１検出波Ｄ１と第２検出波Ｄ２は、既述のように、液面９１の位置に関係なく、伝搬体１０Ａの温度に依存して音速が変化する。このため、第１検出時間と第２検出時間も、液面９１の位置に関係なく、伝搬体１０Ａの温度に依存して変化する。この特性を利用して、例えば、第１検出時間と第２検出時間と伝搬体１０Ａの温度との関係を予め実験などで特定し、特定した関係をテーブル又は演算式としてＲＯＭに格納しておく。制御部４０は、ＲＯＭに格納されたテーブル又は演算式と、第１検出時間及び第２検出時間とに基づいて伝搬体１０Ａの温度を特定する。
【0102】
なお、制御部４０は、第１検出時間に基づいて伝搬体１０Ａの温度を特定するためのテーブル又は演算式を用いて、第１検出時間に基づく伝搬体１０Ａの温度（以下、第１温度とする。）を特定し、第２検出時間に基づいて伝搬体１０Ａの温度を特定するためのテーブル又は演算式を用いて、第２検出時間に基づく伝搬体１０Ａの温度（以下、第２温度とする。）を特定しても良い。つまり、制御部４０は、第１温度と第２温度の各々を特定しても良い。そして、第１温度と第２温度の平均（単純平均でも加重平均でも良い）を、今回特定すべき温度としても良い。なお、加重平均を求める場合は、予め実験などにより、第１温度と第２温度との各々の重み付け定数を求めておけば良い。また、第１温度と第２温度のいずれかが、エラー値を示している否かを判定し、エラーと判定した場合は、エラー値を示していない方を、今回特定すべき温度としても良い。
【0103】
そして、制御部４０は、以上のように特定（検出）した伝搬体１０Ａの温度に基づいて、第１伝搬時間と第２伝搬時間の温度補正を行う。例えば、伝搬体１０Ａの温度と、伝搬時間の補正量や補正係数とを対応付けて構成されるテーブルを予めＲＯＭ内に格納しておき、制御部４０は、テーブルを参照して、特定した伝搬体１０Ａの温度に応じた補正量や補正係数を取得すれば良い。そして、制御部４０は、第１伝搬時間と第２伝搬時間との各々に、取得した補正量を加減する演算や、補正係数を乗算する演算を行うことで、第１伝搬時間と第２伝搬時間の温度補正を行えば良い。
【0104】
なお、制御部４０は、テーブルに限らず、音速の温度依存性を表す式（近似式であっても良い）をＲＯＭ内に格納しておき、当該式を用いて、伝搬時間又は液面位置の補正量や補正係数を求めても良い。伝搬時間や液面位置の温度補正手法は、公知のテーブル構成法や演算法を適宜用いることができ、任意である。
【0105】
また、以上の温度補正処理は、第１検出波Ｄ１や第２検出波Ｄ２が、第１表面波Ｗ１や第２表面波Ｗ２と干渉しない限りにおいては、前述の液面位置検出処理の中に組み込み、第１検出波Ｄ１及び第２検出波Ｄ２の発生タイミングを、第１表面波Ｗ１及び第２表面波Ｗ２の発生タイミングと同時にしても良い。また、温度補正処理は、液面位置検出処理とは独立した処理として実行されても良い。
【0106】
（第３実施形態）
本実施形態に係る液面位置検出装置１００Ｂについて、図１１、図１２を参照して説明するが、既に説明した上記実施形態の液面位置検出装置１００、１００Ａと同様な構成及び機能を有する各部については、同一又は対応する符号を付すとともに、適宜説明を省略する。
液面位置検出装置１００Ｂは、表面波Ｗが伝搬する伝搬体１０Ｂの構成が異なり、表面波Ｗが伝搬する伝搬面部１１Ｂを一面（表面部）だけとし、伝搬面部１１Ｂに隣接して互いのなす角度φを鋭角とする隣接面部を底面部１６Ｂとする一面発振構造とし、伝搬面部１１Ｂと底面部１６Ｂの交差線部１９に円弧部Ｒが形成されて構成されている。
すなわち、既に説明した伝搬体１０，１０ＡをＰＰＳなどの合成樹脂による射出成形により成形する場合、主として６面部で構成される２つの面部同士を交差線部１９で鋭く尖った状態で交差させて成形することが難しく、わずかな円弧部Ｒを介して連続された状態となる。なお、２つの面部同士の交差線部１９を円弧部Ｒのない鋭く尖った状態で連続させることは、樹脂成形後に伝搬体１０，１０Ａに機械加工などを施すことや金型の工夫等で出来なくはないが、製作工程の増大や鋭く尖った部分に欠けや割れ等が生じ易く好ましくない。
このため伝搬体１０Ｂでは、一面発振構造とした伝搬面部１１Ｂと、伝搬面部１１Ｂに隣接して互いのなす角度φを鋭角とする隣接面部の底面部１６Ｂの交差線部１９に少なくとも円弧部Ｒが形成されて構成されている。なお、伝搬体１０Ｂでは、６面部で構成されるそれぞれ２つの面部同士の交差線部１９にも成形上、互いを連続する円弧部が形成されることになるが、これらの円弧部については、図示省略し、表面波Ｗが伝搬される円弧部Ｒのみを図示している（図１１，１２）。
本実施形態に係る液面位置検出装置１００Ｂについて、図１１、図１２を参照して説明するが、既に説明した上記実施形態の液面位置検出装置１００、１００Ａと同様な構成及び機能を有する各部については、同一又は対応する符号を付すとともに、適宜説明を省略する。
液面位置検出装置１００Ｂは、表面波Ｗが伝搬する伝搬体１０Ｂの構成が異なり、表面波Ｗが伝搬する伝搬面部１１Ｂを一面（表面部）だけとし、伝搬面部１１Ｂに隣接して互いのなす角度φを鋭角とする隣接面部を底面部１６Ｂとする一面発振構造とし、伝搬面部１１Ｂと底面部１６Ｂの交差線部１９に円弧部Ｒが形成されて構成されている。
すなわち、既に説明した伝搬体１０，１０ＡをＰＰＳなどの合成樹脂による射出成形により成形する場合、主として６面部で構成される２つの面部同士を交差線部１９で鋭く尖った状態で交差させて成形することが難しく、わずかな円弧部Ｒを介して連続された状態となる。なお、２つの面部同士の交差線部１９を円弧部Ｒのない鋭く尖った状態で連続させることは、樹脂成形後に伝搬体１０，１０Ａに機械加工などを施すことや金型の工夫等で出来なくはないが、製作工程の増大や鋭く尖った部分に欠けや割れ等が生じ易く好ましくない。
このため伝搬体１０Ｂでは、一面発振構造とした伝搬面部１１Ｂと、伝搬面部１１Ｂに隣接して互いのなす角度φを鋭角とする隣接面部の底面部１６Ｂの交差線部１９に少なくとも円弧部Ｒが形成されて構成されている。なお、伝搬体１０Ｂでは、６面部で構成されるそれぞれ２つの面部同士の交差線部１９にも成形上、互いを連続する円弧部が形成されることになるが、これらの円弧部については、図示省略し、表面波Ｗが伝搬される円弧部Ｒのみを図示している（図１１，１２）。
【0107】
本実施形態では、図１１（ａ）に示すように、伝搬体１０Ｂは、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などの合成樹脂による樹脂成形、例えば射出成形により形成される。伝搬体１０Ｂは、例えば上下方向に長尺な略四角柱形状とされる。伝搬体１０Ｂの外面は、振動子２０に向く上面部１５Ｂと、上面部１５Ｂとは反対側の底面部１６Ｂと、上面部１５Ｂと底面部１６Ｂを繋ぐ表面部とする伝搬面部１１Ｂと、伝搬面部１１Ｂと互いに表裏の関係となる裏面部１２Ｂと、上面部１５Ｂと底面部１６Ｂを繋ぐとともに互いに表裏の関係となる２つの側面部１３Ｂ，１４Ｂと、の６面部から主に構成される。
伝搬体１０Ｂは、表面波Ｗが伝搬面部１１Ｂの一面だけを伝搬する一面発振構造とされる。伝搬面部１１Ｂに隣接する隣接面部は、底面部１６Ｂとされ、伝搬面部１１Ｂの下端に隣接する底面部１６Ｂとのなす角度がφとされ、鋭角とされている。面部同士のなす角度φが鋭角とされた伝搬面部１１Ｂと底面部１６Ｂとは、交差線部１９に円弧部Ｒが形成されて滑らかに連続している。
なお、伝搬体１０Ｂでは、伝搬面部１１Ｂの両側に隣接する表裏の関係になる２つの側面部１３，１４は、伝搬面部１１Ｂと直角に形成されている。
伝搬体１０Ｂは、表面波Ｗが伝搬面部１１Ｂの一面だけを伝搬する一面発振構造とされる。伝搬面部１１Ｂに隣接する隣接面部は、底面部１６Ｂとされ、伝搬面部１１Ｂの下端に隣接する底面部１６Ｂとのなす角度がφとされ、鋭角とされている。面部同士のなす角度φが鋭角とされた伝搬面部１１Ｂと底面部１６Ｂとは、交差線部１９に円弧部Ｒが形成されて滑らかに連続している。
なお、伝搬体１０Ｂでは、伝搬面部１１Ｂの両側に隣接する表裏の関係になる２つの側面部１３，１４は、伝搬面部１１Ｂと直角に形成されている。
【0108】
このような伝搬体１０Ｂは、一方の端部の上面部１５Ｂから表面波Ｗが伝搬される伝搬面部１１Ｂと、伝搬面部１１Ｂの他方の端部で連続する底面部（隣接面部）１６Ｂのなす角度φを鋭角とすることにより、既に説明したように、伝搬面部１１Ｂを伝搬する表面波Ｗの一部を底面部１６Ｂに向かっても底面部１６Ｂで反射させて伝搬面部１１Ｂに戻すことができ、伝搬面部１１Ｂを上下方向に伝搬する検出波となる表面波Ｗと合流させることで、Ｓ／Ｎ比を向上することができる。
なお、底面部１６Ｂの伝搬面部１１Ｂとのなす角度φとなる部分の長さ（裏面部１２Ｂに向かう方向の長さ）ｃ１は、少なくとも伝搬面部１１Ｂと底面部１６Ｂの交点（交差線部１９）から超音波が伝搬される１波長以上の長さを確保すれば良い（図１１（ｂ）参照）。
なお、底面部１６Ｂの伝搬面部１１Ｂとのなす角度φとなる部分の長さ（裏面部１２Ｂに向かう方向の長さ）ｃ１は、少なくとも伝搬面部１１Ｂと底面部１６Ｂの交点（交差線部１９）から超音波が伝搬される１波長以上の長さを確保すれば良い（図１１（ｂ）参照）。
【0109】
次に、このような伝搬体１０Ｂの伝搬面部１１Ｂと隣接面部となる底面部１６Ｂとのなす角度φを鋭角にするとともに、交差線部１９に円弧部Ｒを形成ことによるＳ／Ｎ比の変化について解析を行った。解析には、ＰＰＳの伝搬体１０Ｂを用いた。解析では、超音波の周波数ｆを４００Ｈｚと５００Ｈｚの場合について、円弧部Ｒの半径ｒを設定し、伝搬面部１１Ｂに対する底面部１６Ｂのなす角度（Wedge angle）φを変化させたときの反射率（反射強度：Reflection coefficient）Ｒｃを求めた。
円弧部Ｒの半径ｒ（ｍｍ）は、超音波の波長をλ（ｍｍ）としたとき、ｒ≒０．０８４＊λ（ｍｍ）の関係とされる。
例えば周波数ｆを４００Ｈｚとした場合の半径ｒは、ｒ≒０．２ｍｍとなり、周波数ｆを５００Ｈｚとした場合の半径ｒは、ｒ≒０．１６ｍｍとなる。
なお、比較のため解析では、円弧部Ｒを形成しない場合（ｒ＝０）（図４の解析結果参照）と、周波数ｆが４００Ｈｚの場合で、半径ｒ≒０．１ｍｍとした場合（図１３（ａ）中の記号■）、周波数ｆが５００Ｈｚの場合で、半径ｒ≒０．０８ｍｍとした場合（図１３（ｂ）中の記号■）のそれぞれ半径ｒを上記関係式の１／２にした場合についても解析した。
円弧部Ｒの半径ｒ（ｍｍ）は、超音波の波長をλ（ｍｍ）としたとき、ｒ≒０．０８４＊λ（ｍｍ）の関係とされる。
例えば周波数ｆを４００Ｈｚとした場合の半径ｒは、ｒ≒０．２ｍｍとなり、周波数ｆを５００Ｈｚとした場合の半径ｒは、ｒ≒０．１６ｍｍとなる。
なお、比較のため解析では、円弧部Ｒを形成しない場合（ｒ＝０）（図４の解析結果参照）と、周波数ｆが４００Ｈｚの場合で、半径ｒ≒０．１ｍｍとした場合（図１３（ａ）中の記号■）、周波数ｆが５００Ｈｚの場合で、半径ｒ≒０．０８ｍｍとした場合（図１３（ｂ）中の記号■）のそれぞれ半径ｒを上記関係式の１／２にした場合についても解析した。
【0110】
解析の結果を、図１３（ａ），（ｂ）に示す。伝搬体１０Ｂでは、伝搬面部１１Ｂと底面部１６Ｂとのなす角度φを鋭角とし、交差線部１９に円弧部Ｒを形成することにより、最大の反射率（反射強度）Ｒｃが得られる角度φが円弧部Ｒのない場合（図１３中の記号○の例えば、５５度）に比べて小さくなる（例えば、５１度）。
また、円弧部Ｒの半径ｒが各周波数に対して設定した半径ｒ（ｒ＝０．２，０．１６：図中の記号▲）より小さく（ｒ＝０．１，０．０８：図中の記号■）なると最大の反射率（反射強度）Ｒｃが得られる角度φは大きくなることが分かる。
また、伝搬体１０Ｂは、強度の確保などの必要から欠けや割れ等が生じ易くなることを考慮した角度φとして、反射率Ｒｃが高く、９０度に近いできるだけ大きな角度φとすることが好ましい。そこで、周波数ｆを４００Ｈｚ、この周波数に対して設定した円弧部Ｒの半径ｒ＝０．２ｍｍとした場合、４０度以上の範囲で反射率Ｒｃが最大となる角度φ＝５１度であることが分かった（図１３（ａ）参照）。また、同様に、周波数ｆを５００Ｈｚ、この周波数に対して設定した円弧部Ｒの半径ｒ＝０．１６ｍｍとした場合、４０度以上の範囲で反射率Ｒｃが最大となる角度φ＝５１度であることが分かった（図１３（ｂ）参照）。
このことから、伝搬体１０Ｂの成形誤差などを考えると、得られた角度φ＝５１度から所定の範囲、例えば±３度の範囲とすることが好ましい。これにより、例えば角度φを４８～５４度とすれば、反射率Ｒｃをこれまでの底面部１６Ｂとのなす角度φが９０度の場合の反射率Ｒｃ＝０．４５（４５％）に比べ大きな０．８（８０％）以上とすることができる。
また、円弧部Ｒの半径ｒが各周波数に対して設定した半径ｒ（ｒ＝０．２，０．１６：図中の記号▲）より小さく（ｒ＝０．１，０．０８：図中の記号■）なると最大の反射率（反射強度）Ｒｃが得られる角度φは大きくなることが分かる。
また、伝搬体１０Ｂは、強度の確保などの必要から欠けや割れ等が生じ易くなることを考慮した角度φとして、反射率Ｒｃが高く、９０度に近いできるだけ大きな角度φとすることが好ましい。そこで、周波数ｆを４００Ｈｚ、この周波数に対して設定した円弧部Ｒの半径ｒ＝０．２ｍｍとした場合、４０度以上の範囲で反射率Ｒｃが最大となる角度φ＝５１度であることが分かった（図１３（ａ）参照）。また、同様に、周波数ｆを５００Ｈｚ、この周波数に対して設定した円弧部Ｒの半径ｒ＝０．１６ｍｍとした場合、４０度以上の範囲で反射率Ｒｃが最大となる角度φ＝５１度であることが分かった（図１３（ｂ）参照）。
このことから、伝搬体１０Ｂの成形誤差などを考えると、得られた角度φ＝５１度から所定の範囲、例えば±３度の範囲とすることが好ましい。これにより、例えば角度φを４８～５４度とすれば、反射率Ｒｃをこれまでの底面部１６Ｂとのなす角度φが９０度の場合の反射率Ｒｃ＝０．４５（４５％）に比べ大きな０．８（８０％）以上とすることができる。
【0111】
次に、この伝搬面部１１と隣接面部である底面部１６Ｂとのなす角度φを鋭角とし、交差線部１９に円弧部Ｒを形成した場合の解析結果は、交差線部１９に円弧部Ｒを形成する場合に適用できるものと考えられる。すなわち、既に説明した伝搬体１０における伝搬面部１１と側面部１３，１４とのなす角度θを鋭角とした場合で、これに加えて交差線部１９を互いに円弧部Ｒで連続させる場合についても、同様に適用できるものと考えられる。したがって、上記の伝搬面部１１Ｂと隣接面部となる底面部１６Ｂのなす角度φの解析結果を適用して、例えば、使用する超音波の周波数ｆを４００Ｈｚ，５００Ｈｚとして各周波数に対して円弧部Ｒの半径ｒを０．２ｍｍ，０．１６ｍｍに設定すれば、４０度以上の範囲で反射率Ｒｃが最大となる角度θは５１度になると考えられる。また、伝搬体１０の成形誤差などを考えると、得られた角度θ＝５１度から所定の範囲、例えば±３度の範囲とすることが好ましい。これにより、例えば角度θを４８～５４度とすれば、伝搬面部１１と側面部１３，１４とのなす角度θを鋭角とした場合で、これに加えて交差線部１９を互いに円弧部Ｒで連続させる場合についても、反射率Ｒｃをこれまでの角度θが９０度の場合の反射率Ｒｃ＝０．４５（４５％）に比べ大きな０．８（８０％）以上とすることができるものと考えられる。
【0112】
また、伝搬体１０Ａにおける２つの伝搬面部１１Ａ，１２Ａに隣接して隣接面部を構成する側面部（第１側面部）１３Ａ，側面部（第２側面部）１４Ａの斜面部１３Ａａ，１３Ａｂおよび斜面部１４Ａａ，１４Ａｂと伝搬面部１１Ａ，１２Ａとのなす角度θが鋭角とされ、各面部同士の交差線部１９に互いに連続する円弧部Ｒを形成する場合についても、上記の伝搬面部１１Ｂと隣接面部となる底面部１６Ｂのなす角度φの解析結果を適用できるものと考えられる。
したがって、例えば、使用する超音波の周波数ｆを４００Ｈｚ，５００Ｈｚとして各周波数に対して円弧部Ｒの半径ｒを０．２ｍｍ，０．１６ｍｍに設定すれば、４０度以上の範囲で反射率Ｒｃが最大となる角度θは５１度になると考えられる。このことから、伝搬体１０Ａの成形誤差などを考えると、得られた角度θ＝５１度から所定の範囲、例えば±３度の範囲とすることが好ましい。これにより、例えば角度θを４８～５４度とすれば、反射率Ｒｃをこれまでの側面部１３Ａ，１４Ａとのなす角度θが９０度の場合の反射率Ｒｃ＝０．４５（４５％）に比べ大きな０．８（８０％）以上とすることができるものと考えられる。
したがって、例えば、使用する超音波の周波数ｆを４００Ｈｚ，５００Ｈｚとして各周波数に対して円弧部Ｒの半径ｒを０．２ｍｍ，０．１６ｍｍに設定すれば、４０度以上の範囲で反射率Ｒｃが最大となる角度θは５１度になると考えられる。このことから、伝搬体１０Ａの成形誤差などを考えると、得られた角度θ＝５１度から所定の範囲、例えば±３度の範囲とすることが好ましい。これにより、例えば角度θを４８～５４度とすれば、反射率Ｒｃをこれまでの側面部１３Ａ，１４Ａとのなす角度θが９０度の場合の反射率Ｒｃ＝０．４５（４５％）に比べ大きな０．８（８０％）以上とすることができるものと考えられる。
【0113】
伝搬体１０Ｂは、図１に示すように、側面部１３Ｂ及び側面部１４Ｂで容器８０に設けられた固定部材８１、８２に挟まれることによって固定される。なお、伝搬体１０Ｂは、表面波Ｗの伝搬を阻害しないように、表面波Ｗが伝搬する伝搬面部１１Ｂ以外の部分で固定されれば、その固定方法は任意である。
【0114】
伝搬体１０Ｂは、底面部１６Ｂの下端が容器８０の底面から距離（長さ）ｄだけ離間して配置される。伝搬体１０Ｂにおける、上面部１５Ｂの上端から液面９１までの上下方向に沿った長さ（伝搬体１０Ｂが液体９０に浸っていない部分である第１部分１０ａの長さ）Ｌ１と、底面部１６Ｂの下端から液面９１までの上下方向に沿った長さ（伝搬体１０Ｂが液体９０に浸っている部分である第２部分１０ｂの長さ）Ｌ２とは、液体９０の増減によって変化する。すなわち、液体９０の液面９１の位置（液面位置）に応じて液体９０に浸る伝搬体１０Ｂの境界（第１部分１０ａと第２部分１０ｂとの境界）が変位する。
【0115】
振動子２０は、超音波を発生する振動発生手段であり、例えば、横波トランスデューサで、回路基板に実装された圧電素子などを含んで構成される。振動子２０は、伝搬体１０Ｂの上面部１５Ｂに押しつけられ、伝搬体１０Ｂの伝搬面部１１Ｂに表面波Ｗを発生させる一面発振構造である。振動子２０は、伝搬体１０Ｂに表面波Ｗを発生させるとともに、表面波Ｗを受ける送受波部２１を有する。
【0116】
送受波部２１は、送受信回路３０から供給される電気信号によって振動する。送受波部２１の振動は、伝搬体１０Ｂに伝搬され、伝搬面部１１Ｂの上端（第１箇所の一例）に表面波Ｗが発生する。発生した表面波Ｗは、図１２（ｂ）に示すように、伝搬面部１１Ｂの下端へ向かって伝搬し、底面部１６Ｂで反射した後、伝搬面部１１Ｂの上端（第２箇所の一例）へ向かって伝搬する（図中の実線参照）。伝搬面部１１Ｂの上端へ到達した表面波Ｗは、送受波部２１を振動させる。送受波部２１は、この振動を電気信号に変換して送受信回路３０に供給する（図１参照）。
【0117】
表面波Ｗは、超音波（例えば、２０ＫＨｚ以上の音波であれば良い。）のパルス（超音波パルス）としている。また、表面波Ｗは、レイリー波もしくはシュルツ波である。なお、振動子２０は、圧電素子と伝搬体１０Ｂとの間に介在され、振動の伝わりを効率良くするための超音波用接触媒質を含んでいても良い。
【0118】
送受信回路３０は、振動子２０に接続される。送受信回路３０は、超音波発生回路として、表面波Ｗとして超音波パルスを発生させる電気信号を振動子２０に供給し、振動子２０を振動させる。送受信回路３０は、超音波受信回路として、振動子２０から供給される電気信号を受け取り、受け取った電気信号を増幅、変換する（図１参照）。
【0119】
具体的には、送受信回路３０は、表面波Ｗの送波用の電気信号を送受波部２１に供給し、送受波部２１を振動させる。また、底面部１６Ｂで反射した表面波Ｗ（表面波Ｗの反射波）の電気信号を受け取り、受け取った電気信号を増幅、変換する（図１および図１２（ｂ）参照）。
【0120】
制御部４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、タイマなどから構成されるマイクロコンピュータ、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）変換器、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器などを含んで構成される。制御部４０は、送受信回路３０に接続される。制御部４０は、送受信回路３０を制御し、送受信回路３０から電気信号を振動子２０の送受波部２１に供給させる。これにより、表面波Ｗを伝搬面部１１Ｂに発生させる。また、制御部４０は、既述のように、送受信回路３０で増幅、変換された、振動子２０の送受波部２１からの電気信号を受け取り、受け取った電気信号に基づいて液面９１の位置を特定する。また、制御部４０は、液面位置検出装置１００Ｂの外部の外部装置６０とデータのやり取りが可能になっている（図１参照）。
【0121】
次に、以上のように構成された液面位置検出装置１００Ｂの動作は、図５に基づき既述したように、制御部４０が液面位置検出処理（図５参照）をステップＳ１～ステップＳ７にしたがって実行する。この液面位置検出処理の具体的な処理については、重複する説明省略する。
制御部４０は、ステップＳ７で、特定した液面９１の位置を外部装置６０に出力し、外部装置６０、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）などの画像表示ディスプレイに、液面９１の位置を表示して液面位置検出処理は完了する。
制御部４０は、ステップＳ７で、特定した液面９１の位置を外部装置６０に出力し、外部装置６０、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）などの画像表示ディスプレイに、液面９１の位置を表示して液面位置検出処理は完了する。
【0122】
また、液面位置検出装置１００Ｂでは、液面位置検出処理とともに、既述の通り、温度補正の処理が行われる。
伝搬体１０Ｂは、図１２に示すように、伝搬面部１１Ｂと対向する裏面部１２Ｂに凹部１７Ｂが形成されている。凹部１７Ｂは、裏面部１２Ｂの表面および両側面部１３Ｂ，１４Ｂ側が開口して裏面部１２Ｂから伝搬面部（表面部）１１Ｂに向かっては、底付き（中間部まで）の矩形断面の溝として形成される。
伝搬体１０Ｂは、図１２に示すように、伝搬面部１１Ｂと対向する裏面部１２Ｂに凹部１７Ｂが形成されている。凹部１７Ｂは、裏面部１２Ｂの表面および両側面部１３Ｂ，１４Ｂ側が開口して裏面部１２Ｂから伝搬面部（表面部）１１Ｂに向かっては、底付き（中間部まで）の矩形断面の溝として形成される。
【0123】
振動子２０の送受波部２３は、温度補正処理のため、伝搬体１０Ｂの上面部１５Ｂに押しつけられ、伝搬体１０Ｂを伝搬する検出波Ｄを内部伝搬波として凹部１７Ｂに向けて発生させる。検出波Ｄは、伝搬体１０Ｂの内部を伝搬し、凹部１７Ｂで反射した後、再び上面部１５Ｂの送受波部２３を振動させる。この検出波Ｄに基づく内部伝搬時間で温度補正処理が行われる。すなわち、既述のように、送受波部２３は、凹部１７Ｂで反射した検出波Ｄを受け、検出波Ｄが液面９１の位置に関係なく伝搬体１０Ｂの温度に依存して音速が変化することを利用して伝搬体１０Ｂの温度を特定し、特定した温度を、表面波Ｗを検出する際の温度補正に利用する。
これにより、従来の液面位置検出装置に設けていたサーミスタチップなどからなる温度センサを設けずに、液面位置検出装置１００Ｂにおいても温度補正を行うことができる。
これにより、従来の液面位置検出装置に設けていたサーミスタチップなどからなる温度センサを設けずに、液面位置検出装置１００Ｂにおいても温度補正を行うことができる。
【0124】
このように構成した液面位置検出装置１００Ｂによれば、伝搬面部１１Ｂに隣接する隣接面部は、底面部１６Ｂとされ、伝搬面部１１Ｂの下端に隣接する底面部１６Ｂとのなす角度φが鋭角とされ、伝搬面部１１Ｂと底面部１６Ｂとは、交差線部１９に円弧部Ｒが形成されて滑らかに連続している。
この伝搬体１０Ｂでは、一方の端部の上面部１５Ｂから表面波Ｗが伝搬される伝搬面部１１Ｂと、伝搬面部１１Ｂの他方の端部で連続する底面部（隣接面部）１６Ｂのなす角度φを鋭角とすることにより、伝搬面部１１Ｂを伝搬する表面波Ｗの一部が底面部１６Ｂに向かっても底面部１６Ｂで反射されて伝搬面部１１Ｂに戻すことができ、伝搬面部１１Ｂを上下方向に伝搬する検出波となる表面波Ｗと合流させることで、Ｓ／Ｎ比を向上することができる。
また、なす角度φが鋭角とされた伝搬面部１１Ｂと底面部１６Ｂとを、交差線部１９に円弧部Ｒを形成して滑らかに連続させることで、伝搬体１０Ｂを成形時を考慮した形状にすることができる。これにより、交差線部１９を円弧部Ｒで連続させることで、伝搬体１０Ｂの交差線部１９に欠けや割れが生じることを防止できる。
また、交差線部１９に円弧部Ｒで連続させることで、金型設計や成形が容易になるとともに、交差線部１９を尖らせるための追加の加工工程の必要もなく、効率よく伝搬体１０Ｂを成形することができる。
この伝搬体１０Ｂでは、一方の端部の上面部１５Ｂから表面波Ｗが伝搬される伝搬面部１１Ｂと、伝搬面部１１Ｂの他方の端部で連続する底面部（隣接面部）１６Ｂのなす角度φを鋭角とすることにより、伝搬面部１１Ｂを伝搬する表面波Ｗの一部が底面部１６Ｂに向かっても底面部１６Ｂで反射されて伝搬面部１１Ｂに戻すことができ、伝搬面部１１Ｂを上下方向に伝搬する検出波となる表面波Ｗと合流させることで、Ｓ／Ｎ比を向上することができる。
また、なす角度φが鋭角とされた伝搬面部１１Ｂと底面部１６Ｂとを、交差線部１９に円弧部Ｒを形成して滑らかに連続させることで、伝搬体１０Ｂを成形時を考慮した形状にすることができる。これにより、交差線部１９を円弧部Ｒで連続させることで、伝搬体１０Ｂの交差線部１９に欠けや割れが生じることを防止できる。
また、交差線部１９に円弧部Ｒで連続させることで、金型設計や成形が容易になるとともに、交差線部１９を尖らせるための追加の加工工程の必要もなく、効率よく伝搬体１０Ｂを成形することができる。
【0125】
また、伝搬面部１１Ｂと底面部１６Ｂとのなす角度φを鋭角にするとともに、面部同士の交差線部１９に円弧部Ｒを形成して滑らかに連続させ、面部同士のなす角度φを伝搬面部１１Ｂを伝搬する表面波Ｗが底面部１６Ｂで反射する反射率（反射強度）Ｒｃが最大となる角度φとすることで、反射率Ｒｃを最大として精度良く液面の位置を検出することができる。特に、反射率Ｒｃが最大となる角度φを４０度以上の角度とすることで、交差線部１９のなす角度φを大きくでき、一層伝搬体１０Ｂの欠けや割れ防止して、精度良く液面の位置を検出することができる。
【0126】
さらに、伝搬体１０Ｂは、角度φを底面部１６Ｂでの反射率Ｒｃが最大となる角度に対して±３度の範囲のなす角度とすることで、成形誤差が生じても反射率Ｒｃを高くすることができ、成形が容易となるとともに、精度良く液面の位置を検出することができる。
【0127】
また、伝搬体１０Ｂを、円弧部Ｒの半径をｒ（ｍｍ）、伝搬体１０Ｂを伝搬させる超音波振動の波長をλ（ｍｍ）とし、半径ｒ≒０．０８４＊λ（ｍｍ）の関係を満たすようにすることで、超音波の波長λに応じた円弧部Ｒの半径ｒにすることができる。
【0128】
また、伝搬体１０ＢをＰＰＳ製とし、円弧部Ｒの半径をｒ（ｍｍ）、伝搬体１０Ｂを伝搬させる超音波振動の波長λを１．９（ｍｍ），２．２３（ｍｍ）とし、反射率（反射硬度）Ｒｃが最大となる面部同士のなす角度φを５１度とすることで、超音波の波長λに応じた面部同士の角度を反射率Ｒｃが最大となる最適な角度φにすることができる。これにより、伝搬体１０Ｂは、最大反射率Ｒｃを確保して精度良く液面の位置を検出することができるとともに、なす角度φを５１度とすることで成形が容易となる。
【0129】
本発明は以上の実施形態及び図面によって限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、変更（構成要素の削除も含む）を加えることが可能である。
【0130】
（変形例）
液面位置検出対象の液体９０の種類は、特に限定されず、水、ガソリン、洗浄液など任意であり、複数の液体が混合されたものであっても良い。また、液体と微粒子によるエマルジョン溶液などであっても良い。また、液面９１の上部空間は、空気以外の他の気体であってもよく、真空であっても良い。
例えば、容器８０は、車両に搭載される燃料タンクであっても良い。この場合、液体９０は、ガソリンなどの燃料になる。このような場合、伝搬体１０，１０Ａ，１０Ｂは、例えば、燃料タンクに取り付けられる、燃料タンクから燃料を取り出す燃料ポンプを備える燃料圧送ユニットなどに取り付けられても良い。燃料タンクの場合、耐薬品性などの観点から伝搬体１０，１０Ａ，１０Ｂとして使用される樹脂は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）が用いられることが多いが、これらの中では、検出信号のＳ／Ｎ比が良いＰＰＳを用いることが好ましい。
液面位置検出対象の液体９０の種類は、特に限定されず、水、ガソリン、洗浄液など任意であり、複数の液体が混合されたものであっても良い。また、液体と微粒子によるエマルジョン溶液などであっても良い。また、液面９１の上部空間は、空気以外の他の気体であってもよく、真空であっても良い。
例えば、容器８０は、車両に搭載される燃料タンクであっても良い。この場合、液体９０は、ガソリンなどの燃料になる。このような場合、伝搬体１０，１０Ａ，１０Ｂは、例えば、燃料タンクに取り付けられる、燃料タンクから燃料を取り出す燃料ポンプを備える燃料圧送ユニットなどに取り付けられても良い。燃料タンクの場合、耐薬品性などの観点から伝搬体１０，１０Ａ，１０Ｂとして使用される樹脂は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）が用いられることが多いが、これらの中では、検出信号のＳ／Ｎ比が良いＰＰＳを用いることが好ましい。
【0131】
伝搬体１０，１０Ａ，１０Ｂに用いるＰＰＳとしては、直鎖型、架橋型、反架橋型などがあり、さらに、ガラス繊維や無機フィラーなどのフィラー（添加材料）を添加したものなどがあるが、ＰＰＳとしては各種のＰＰＳを用いることができる。直鎖型、架橋型、反架橋型などの違い、フィラーの添加の有無やフィラーの種類の違いなどによる、表面波Ｗや板波の伝搬の状態（例えば、Ｓ／Ｎ比が良好なこと、表面波Ｗ又は板波の音速など）への影響は小さいものと考えられる。
【0132】
表面波Ｗは、レイリー波以外のものであっても良い。また、表面波Ｗは、パルス波でなくてもよく、例えば、バースト波などであっても良い。
【0133】
また、伝搬体１０，１０Ａ，１０Ｂは、合成樹脂製に限らず、液面位置を検出することができれば、伝搬体１０，１０Ａ，１０Ｂを金属で構成しても良い。
【0134】
液面位置検出は、液面９１の位置を検出することのほか、表示の際、液面の位置を何段階かに分けて表示することなども含む。また、液面位置検出後に液面位置に応じた液体９０の量を表示するようにしても良い。
【0135】
また、伝搬面部１１Ｂと隣接面部１６Ｂの交差線部１９に互いを連続する円弧部Ｒは、表面波Ｗが伝搬したり、反射する伝搬体１０Ｂの隣接面部１６Ｂなどに限らず、表面波Ｗが伝搬しない２つの面部同士が連続する部分に形成されるものであってもよい。
【0136】
以上に説明したように液面位置検出装置１００，１００Ａ，１００Ｂは、液体９０に浸り、液体９０の液面位置（液面９１の位置）に応じて液体９０に浸る境界が変位する、超音波振動が伝搬する伝搬体１０，１０Ａ，１０Ｂと、伝搬体１０，１０Ａ，１０Ｂの一方の端部に設けられて超音波振動を伝搬体１０，１０Ａ，１０Ｂに発生させる振動発生手段２０と、振動発生手段２０によって発生した超音波振動が伝搬体１０，１０Ａ，１０Ｂの第１箇所から境界を跨いで第２箇所まで伝搬する伝搬時間に基づいて液面位置を検出する検出手段（送受信回路３０と制御部４０）と、を備え、伝搬体１０，１０Ａ，１０Ｂは、一方の端部の振動発生手段２０により超音波振動が伝搬される伝搬面部１１，１１Ａ，１１Ｂ（１２，１２Ａ，１２Ｂ）と、伝搬面部１１，１１Ａ，１１Ｂ（１２，１２Ａ，１２Ｂ）と連続する隣接面部（側面部１３，１３Ａ，１４，１４Ａ（底面部１６，１６Ａ，１６Ｂ））と、を有し、伝搬面部１１，１１Ａ，１１０Ｂ（１２，１２Ａ，１２Ｂ）と隣接面部１３，１３Ａ，１４，１４Ａ（１６，１６Ａ，１６Ｂ）とのなす角度θ（φ）が鋭角に構成されている。
かかる構成によれば、伝搬面部１１，１１Ａ，１１Ｂ（１２，１２Ａ，１２Ｂ）を伝搬する表面波（第１表面波Ｗ１、第２表面波Ｗ２）の一部が側面部１３，１３Ａ，１４，１４Ａ（底面部１６，１６Ａ，１６Ｂ）に伝搬されても角度θ（φ）とされた隣接面部（斜面部１３ａ，１３Ａａ，１４ａ，１４Ａａ（１３Ａｂ，１４Ａｂ））によって反射させて戻すことができ、信号成分を増大してＳ／Ｎ比を向上することができる。したがって、一方の伝搬面部１１，１１Ｂ（１２，１２Ｂ）に表面波Ｗが伝搬する一面発振構造の場合や両方の伝搬面部１１Ａ，１２Ａに表面波Ｗが伝搬する二面発振構造の場合や鋭角の底面部１６，１６Ａ，１６ＢのいずれであってもＳ／Ｎ比を向上して液面位置の検出精度が良い液面位置検出装置１００，１００Ａ，１００Ｂを提供することができる。
かかる構成によれば、伝搬面部１１，１１Ａ，１１Ｂ（１２，１２Ａ，１２Ｂ）を伝搬する表面波（第１表面波Ｗ１、第２表面波Ｗ２）の一部が側面部１３，１３Ａ，１４，１４Ａ（底面部１６，１６Ａ，１６Ｂ）に伝搬されても角度θ（φ）とされた隣接面部（斜面部１３ａ，１３Ａａ，１４ａ，１４Ａａ（１３Ａｂ，１４Ａｂ））によって反射させて戻すことができ、信号成分を増大してＳ／Ｎ比を向上することができる。したがって、一方の伝搬面部１１，１１Ｂ（１２，１２Ｂ）に表面波Ｗが伝搬する一面発振構造の場合や両方の伝搬面部１１Ａ，１２Ａに表面波Ｗが伝搬する二面発振構造の場合や鋭角の底面部１６，１６Ａ，１６ＢのいずれであってもＳ／Ｎ比を向上して液面位置の検出精度が良い液面位置検出装置１００，１００Ａ，１００Ｂを提供することができる。
【0137】
また、液面位置検出装置１００Ｂは、伝搬面部１１Ｂと底面部（隣接面部）１６Ｂとは、交差線部１９に互いを連続する円弧部Ｒを備える。
かかる構成によれば、伝搬体１０Ｂを、成形時を考慮した形状にすることができ、交差線部１９を円弧部Ｒで連続させることで、伝搬体１０Ｂの交差線部１９に欠けや割れが生じることを防止できる。また、交差線部１９を円弧部Ｒで連続させることで、金型設計や成形が容易になるとともに、交差線部１９を尖らせるための追加の加工工程の必要もなく、効率よく伝搬体１０Ｂを成形することができる。
かかる構成によれば、伝搬体１０Ｂを、成形時を考慮した形状にすることができ、交差線部１９を円弧部Ｒで連続させることで、伝搬体１０Ｂの交差線部１９に欠けや割れが生じることを防止できる。また、交差線部１９を円弧部Ｒで連続させることで、金型設計や成形が容易になるとともに、交差線部１９を尖らせるための追加の加工工程の必要もなく、効率よく伝搬体１０Ｂを成形することができる。
【0138】
また、液面位置検出装置１００，１００Ａ，１００Ｂは、隣接面部（側面部１３，１３Ａ，１４，１４Ａ、底面部１６，１６Ａ，１６Ｂ）は、伝搬面部１１，１１Ａ（１２，１２Ａ）の両側と連続する２つの側面部１３，１３Ａ，１４，１４Ａと、伝搬面部１１，１１Ａ（１２，１２Ａ）の他方の端部と連続する底面部１６，１６Ａ，１６Ｂとの少なくともいずれかで構成される。
かかる構成によれば、伝搬面部１１，１１Ａ（１２，１２Ａ）を伝搬する表面波（第１表面波Ｗ１、第２表面はＷ２）の一部が側面部１３，１３Ａ，１４，１４Ａに伝搬されても角度θとされた隣接面部（斜面部１３ａ，１３Ａａ，１４ａ，１４Ａａ（１３Ａｂ，１４Ａｂ））によって反射させて戻すことができ、信号成分を増大してＳ／Ｎ比を向上することができる。また、伝搬面部１１，１１Ａ（１２，１２Ａ）を伝搬する表面波（第１表面波Ｗ１、第２表面波Ｗ２）の一部が底面部１６，１６Ａ，１６Ｂに伝搬されても角度φとされた隣接面部を構成する底面部１６，１６Ａ，１６Ｂによって反射させて戻すことができ、信号成分を増大してＳ／Ｎ比を向上することができる。したがって、一方の伝搬面部１１に表面波が伝搬する一面発振構造の場合や両方の伝搬面部１１Ａ，１２Ａに表面波が伝搬する二面発振構造の場合の角度θの側面部１３，１３Ａ，１４，１４Ａや角度φの底面部１６，１６Ａ，１６ＢのいずれであってもＳ／Ｎ比を向上して液面位置の検出精度が良い液面位置検出装置１００、１００Ａ，１００Ｂを提供することができる。
かかる構成によれば、伝搬面部１１，１１Ａ（１２，１２Ａ）を伝搬する表面波（第１表面波Ｗ１、第２表面はＷ２）の一部が側面部１３，１３Ａ，１４，１４Ａに伝搬されても角度θとされた隣接面部（斜面部１３ａ，１３Ａａ，１４ａ，１４Ａａ（１３Ａｂ，１４Ａｂ））によって反射させて戻すことができ、信号成分を増大してＳ／Ｎ比を向上することができる。また、伝搬面部１１，１１Ａ（１２，１２Ａ）を伝搬する表面波（第１表面波Ｗ１、第２表面波Ｗ２）の一部が底面部１６，１６Ａ，１６Ｂに伝搬されても角度φとされた隣接面部を構成する底面部１６，１６Ａ，１６Ｂによって反射させて戻すことができ、信号成分を増大してＳ／Ｎ比を向上することができる。したがって、一方の伝搬面部１１に表面波が伝搬する一面発振構造の場合や両方の伝搬面部１１Ａ，１２Ａに表面波が伝搬する二面発振構造の場合の角度θの側面部１３，１３Ａ，１４，１４Ａや角度φの底面部１６，１６Ａ，１６ＢのいずれであってもＳ／Ｎ比を向上して液面位置の検出精度が良い液面位置検出装置１００、１００Ａ，１００Ｂを提供することができる。
【0139】
また、液面位置検出装置１００Ａは、伝搬面部は、互いに表裏の関係にある伝搬面部１１Ａと伝搬面部１２Ａを有し、隣接面部は、伝搬面部１１Ａの両側に連続する２つの側面部１３Ａおよび伝搬面部１２Ａの両側に連続する２つの側面部１４Ａを有し、伝搬面部１１Ａと側面部１３Ａおよび伝搬面部１２Ａと側面部１４Ａとのなす角度θがそれぞれ鋭角に構成してある。
かかる構成によれば、伝搬面部１１Ａ，１２Ａを伝搬する表面波（第１表面波Ｗ１、第２表面はＷ２）の一部が側面部１３Ａ，１４Ａに伝搬されても角度θとされた隣接面部（斜面部１３Ａａ，１４Ａａ（１３Ａｂ，１４Ａｂ））によって反射させて戻すことができ、信号成分を増大してＳ／Ｎ比を向上することができる。したがって、両方の伝搬面部１１Ａ、１２Ａに表面波が伝搬する二面発振構造の場合の角度θの側面部１３Ａ，１４ＡによってＳ／Ｎ比を向上して液面位置の検出精度が良い液面位置検出装置１００Ａを提供することができる。
かかる構成によれば、伝搬面部１１Ａ，１２Ａを伝搬する表面波（第１表面波Ｗ１、第２表面はＷ２）の一部が側面部１３Ａ，１４Ａに伝搬されても角度θとされた隣接面部（斜面部１３Ａａ，１４Ａａ（１３Ａｂ，１４Ａｂ））によって反射させて戻すことができ、信号成分を増大してＳ／Ｎ比を向上することができる。したがって、両方の伝搬面部１１Ａ、１２Ａに表面波が伝搬する二面発振構造の場合の角度θの側面部１３Ａ，１４ＡによってＳ／Ｎ比を向上して液面位置の検出精度が良い液面位置検出装置１００Ａを提供することができる。
【0140】
液面位置検出装置１００Ａは、伝搬体１０Ａが２つの伝搬面部１１Ａおよび伝搬面部１２Ａを連続する円弧状の底面部１６Ａを備えて構成されている。
かかる構成によれば、伝搬面部１１Ａ、１２Ａを伝搬する表面波（第１表面波Ｗ１、第２表面はＷ２）の一部が底面部１６Ａに伝搬されても角度φとされた隣接面部を構成する底面部１６Ａによって反射させて戻すことができ、信号成分を増大してＳ／Ｎ比を向上することができる。したがって、角度φの底面部１６ＡによってＳ／Ｎ比を向上して液面位置の検出精度が良い液面位置検出装置１００Ａを提供することができる。
かかる構成によれば、伝搬面部１１Ａ、１２Ａを伝搬する表面波（第１表面波Ｗ１、第２表面はＷ２）の一部が底面部１６Ａに伝搬されても角度φとされた隣接面部を構成する底面部１６Ａによって反射させて戻すことができ、信号成分を増大してＳ／Ｎ比を向上することができる。したがって、角度φの底面部１６ＡによってＳ／Ｎ比を向上して液面位置の検出精度が良い液面位置検出装置１００Ａを提供することができる。
【0141】
液面位置検出装置１００，１００Ａ，１００Ｂは、伝搬面部１１，１１Ａ，１１Ｂ，１２，１２Ａ，１２Ｂと隣接面部を構成する側面部１３，１３Ａ，１４，１４Ａまたは底面部１６，１６Ａ，１６Ｂとのなす角度θ，φが４９～６５度の範囲に構成されている。
かかる構成によれば、伝搬面部１１，１１Ａ，１１Ｂ，１２，１２Ａ，１２Ｂと隣接面部を構成する側面部１３，１３Ａ，１４，１４Ａまたは底面部１６，１６Ａ，１６Ｂとのなす角度が９０度の場合に比べ、伝搬面部１１，１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａを伝搬する表面波（第１表面波Ｗ１、第２表面波Ｗ２）の一部が側面部１３，１３Ａ，１４，１４Ａや底面部１６，１６Ａ，１６Ｂに伝搬されても鋭角とされた隣接面部を構成する側面部１３，１３Ａ，１４，１４Ａや底面部１６，１６Ａ，１６Ｂによって反射させて戻すことができ、信号成分を増大してＳ／Ｎ比を向上することができる。したがって、角度θの側面部１３，１３Ａ，１４，１４Ａや角度φの底面部１６，１６Ａ，１６ＢによってＳ／Ｎ比を向上して液面位置の検出精度が良い液面位置検出装置１００，１００Ａ，１００Ｂを提供することができる。
かかる構成によれば、伝搬面部１１，１１Ａ，１１Ｂ，１２，１２Ａ，１２Ｂと隣接面部を構成する側面部１３，１３Ａ，１４，１４Ａまたは底面部１６，１６Ａ，１６Ｂとのなす角度が９０度の場合に比べ、伝搬面部１１，１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａを伝搬する表面波（第１表面波Ｗ１、第２表面波Ｗ２）の一部が側面部１３，１３Ａ，１４，１４Ａや底面部１６，１６Ａ，１６Ｂに伝搬されても鋭角とされた隣接面部を構成する側面部１３，１３Ａ，１４，１４Ａや底面部１６，１６Ａ，１６Ｂによって反射させて戻すことができ、信号成分を増大してＳ／Ｎ比を向上することができる。したがって、角度θの側面部１３，１３Ａ，１４，１４Ａや角度φの底面部１６，１６Ａ，１６ＢによってＳ／Ｎ比を向上して液面位置の検出精度が良い液面位置検出装置１００，１００Ａ，１００Ｂを提供することができる。
【0142】
また、液面位置検出装置１００Ｂは、伝搬面部１１Ｂと底面部（隣接面部）１６Ｂとがなす角度φは、４０度以上で、円弧部Ｒの半径ｒの大きさにより検出手段３０に伝搬される超音波振動の反射率（反射強度）Ｒｃが最大となる角度を含む±３度の範囲とされる。
かかる構成によれば、伝搬体１０Ｂは、底面部１６Ｂでの反射率Ｒｃが最大となる角度φの±３度の範囲のなす角度φとすることで、成形誤差が生じても高反射率Ｒｃを確保することができ、成形が容易となるとともに、精度良く液面の位置を検出することができる。
かかる構成によれば、伝搬体１０Ｂは、底面部１６Ｂでの反射率Ｒｃが最大となる角度φの±３度の範囲のなす角度φとすることで、成形誤差が生じても高反射率Ｒｃを確保することができ、成形が容易となるとともに、精度良く液面の位置を検出することができる。
【0143】
また、液面位置検出装置１００Ｂは、円弧部Ｒの半径ｒ（ｍｍ）は、超音波振動の波長をλ（ｍｍ）としたとき、Ｒ≒０．０８４λとされる。
かかる構成によれば、伝搬体１０Ｂは、円弧部Ｒの半径をｒ（ｍｍ）、伝搬体１０Ｂを伝搬させる超音波振動の波長をλ（ｍｍ）とし、半径ｒ≒０．０８４＊λ（ｍｍ）の関係を満たすようにすることで、超音波の波長λに応じた円弧部Ｒの半径ｒにすることができる。これにより、反射率Ｒｃを高くすることができ、Ｓ／Ｎ比を向上して液面位置の精度良く液面の位置を検出することができる。
かかる構成によれば、伝搬体１０Ｂは、円弧部Ｒの半径をｒ（ｍｍ）、伝搬体１０Ｂを伝搬させる超音波振動の波長をλ（ｍｍ）とし、半径ｒ≒０．０８４＊λ（ｍｍ）の関係を満たすようにすることで、超音波の波長λに応じた円弧部Ｒの半径ｒにすることができる。これにより、反射率Ｒｃを高くすることができ、Ｓ／Ｎ比を向上して液面位置の精度良く液面の位置を検出することができる。
【0144】
また、液面位置検出装置１００Ｂは、伝搬体１０Ｂは、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）製とされ、超音波振動の波長λを１．９ｍｍまたは２．３８ｍｍとしたときには、反射強度が最大となる角度は５１度とされる。
かかる構成によれば、超音波の波長λに応じた面部同士の角度を反射率Ｒｃが最大となる最適な角度にすることができる。これにより、伝搬体１０Ｂは、反射率Ｒｃを高くして精度良く液面の位置を検出することができるとともに、なす角度φを５１度と大きくでき、成形が容易となる。
かかる構成によれば、超音波の波長λに応じた面部同士の角度を反射率Ｒｃが最大となる最適な角度にすることができる。これにより、伝搬体１０Ｂは、反射率Ｒｃを高くして精度良く液面の位置を検出することができるとともに、なす角度φを５１度と大きくでき、成形が容易となる。
【0145】
以上の説明では、公知の技術的事項については、説明を適宜省略した。
【符号の説明】
【0146】
１００，１００Ａ，１００Ｂ…液面位置検出装置
１０，１０Ａ，１０Ｂ…伝搬体
１０ａ…第１部分、１０ｂ…第２部分
１１，１１Ａ，１１Ｂ…伝搬面部（主面の一例）
１２，１２Ｂ…裏面部（伝搬面部）
１２Ａ…伝搬面部（主面の一例）
１３，１３Ａ，１４，１４Ａ…側面部（隣接面部）
１３ａ、１３Ａａ，１３Ａｂ，１４ａ、１４Ａａ，１４Ａｂ…斜面部
１３Ｂ，１４Ｂ…側面部
θ…斜面部の角度
ｃ…斜面部に沿う長さ、
１３Ａｃ，１４Ａｃ…平面部
１５，１５Ａ、１５Ｂ…上面部（端部）
１６，１６Ａ、１６Ｂ…底面部（隣接面部）
φ…底面部の角度
ｃ１…底面部に沿う長さ
１７，１７Ｂ，１８…凹部
１９…交差線部
２０…振動子（振動発生手段）
２１…第１送受波部
２２…第２送受波部
Ｗ…表面波
Ｗ１…第１表面波
Ｗ２…第２表面波
２３…第３送受波部
２４…第４送受波部
Ｄ…検出波
Ｄ１…第１検出波
Ｄ２…第２検出波
３０…送受信回路（検出手段）
４０…制御部（検出手段）
ｄ…容器底面から伝搬体底面部までの距離
Ｌ１…伝搬体が液体に浸っていない部分の長さ
Ｌ２…伝搬体が液体に浸る部分の長さ
Ｒ…円弧部
１０，１０Ａ，１０Ｂ…伝搬体
１０ａ…第１部分、１０ｂ…第２部分
１１，１１Ａ，１１Ｂ…伝搬面部（主面の一例）
１２，１２Ｂ…裏面部（伝搬面部）
１２Ａ…伝搬面部（主面の一例）
１３，１３Ａ，１４，１４Ａ…側面部（隣接面部）
１３ａ、１３Ａａ，１３Ａｂ，１４ａ、１４Ａａ，１４Ａｂ…斜面部
１３Ｂ，１４Ｂ…側面部
θ…斜面部の角度
ｃ…斜面部に沿う長さ、
１３Ａｃ，１４Ａｃ…平面部
１５，１５Ａ、１５Ｂ…上面部（端部）
１６，１６Ａ、１６Ｂ…底面部（隣接面部）
φ…底面部の角度
ｃ１…底面部に沿う長さ
１７，１７Ｂ，１８…凹部
１９…交差線部
２０…振動子（振動発生手段）
２１…第１送受波部
２２…第２送受波部
Ｗ…表面波
Ｗ１…第１表面波
Ｗ２…第２表面波
２３…第３送受波部
２４…第４送受波部
Ｄ…検出波
Ｄ１…第１検出波
Ｄ２…第２検出波
３０…送受信回路（検出手段）
４０…制御部（検出手段）
ｄ…容器底面から伝搬体底面部までの距離
Ｌ１…伝搬体が液体に浸っていない部分の長さ
Ｌ２…伝搬体が液体に浸る部分の長さ
Ｒ…円弧部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
