JP2000205931A

JP2000205931A - 超音波液面レベル検査装置

Info

Publication number: JP2000205931A
Application number: JP11008846A
Authority: JP
Inventors: Yasuaki Tanaka; 泰明田中
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-01-18
Filing date: 1999-01-18
Publication date: 2000-07-28

Abstract

(57)【要約】【課題】超音波によるバッテリー液の液面レベルの検
査を簡明な原理で行う超音波液面レベル検査装置を提供
すること。【解決手段】出力電圧方向の第１ゲートの範囲外に、
超音波センサーの超音波素子で受信した内面反射波が存
在するか否かを判断する（Ｓ５）。出力電圧方向の第１
ゲートの範囲外に存在しないと判断した場合には（Ｓ
５：Ｎｏ）、バッテリーケースの外面における超音波セ
ンサーの接触点の高さが、バッテリーケース内のバッテ
リー液の液面より下に位置していることから、Ｓ６へ進
み、バッテリー液の液面レベルはその「点検高さ」をみ
たすものと判断する。一方、出力電圧方向の第１ゲート
の範囲外に存在すると判断した場合には（Ｓ５：Ｙｅ
ｓ）、バッテリーケースの外面における超音波センサー
の接触点の高さが、バッテリーケース内のバッテリー液
の液面より上に位置していることから、Ｓ７へ進み、バ
ッテリー液の液面レベルはその「点検高さ」をみたさな
いものと判断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波でバッテリ
ー液の液面レベルを検査する超音波液面レベル検査装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、自動車においては、バッテリー
液の減少が電気系統の故障の要因となるので、バッテリ
ー液の液面レベルは点検項目の一つにあげられている。
従って、従来より、バッテリーのキャップを開けたり、
バッテリーを揺らしたり、バッテリーに照明の光を当て
るなどにより、バッテリー液の液面を作業者の目視で確
認して、バッテリー液の液面レベルを検査していた。

【０００３】しかし、バッテリーのキャップを開ける場
合には、バッテリー液にゴミなどの不純物が混入した
り、バッテリー液がバッテリーケースやキャップからこ
ぼれて作業者の衣服などに付着し腐食させるおそれがあ
った。また、バッテリーを揺らしたり、バッテリーに照
明の光を当てる場合には、バッテリーケースを介してバ
ッテリー液の液面を目視する必要があり、さらに、樹脂
製のバッテリーケースの透視度は時の経過とともに劣化
するので、バッテリー液の液面をはっきりと確認できな
いことがあった。

【０００４】そこで、バッテリーの液面に対する作業者
の目視に頼ることなく、バッテリー液の液面レベルを検
査したい要望があった。この要望に対しては、例えば、
特開昭６１−２７４２２３号公報に記載された「超音波
による液槽内の液面検出方法」を使用することにより、
超音波でバッテリー液の液面レベルを検査することが考
えられる。

【０００５】すなわち、特開昭６１−２７４２２３号公
報に記載された特許請求の範囲を参照すれば、バッテリ
ーのバッテリーケースの外面からバッテリーケースを介
してバッテリーに超音波を入射させ、その超音波のバッ
テリー内のバッテリー液とバッテリーケースとの境界面
と、バッテリー内の空気とバッテリーケースとの境界面
とから反射する多重反射波の減衰度を比較し、その比較
値を評価指標としてバッテリー内の液面を検出すること
より、バッテリー液の液面レベルを検査するのである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、樹脂製
のバッテリーケースを有するバッテリーについては、バ
ッテリー内の空気とバッテリーケースとの境界面では、
超音波の大部分が反射して（多重）反射波が発生するも
のの、バッテリー内のバッテリー液とバッテリーケース
との境界面では、バッテリーケースが樹脂製であること
などから、超音波の大部分が通過波となってバッテリー
液へ伝播するので、（多重）反射波は僅かしか発生しな
い。従って、バッテリー液の液面レベルの検査を行う場
合には、バッテリーケース中を伝播する超音波が最初に
反射して発生する反射波の大きさに注目すれば十分であ
り、エコー高さや包絡線の出現パターンなどを用いて、
多重反射波の減衰度の比較までも行う必要はない。

【０００７】すなわち、特開昭６１−２７４２２３号公
報に記載された「超音波による液槽内の液面検出方法」
を使用すれば、バッテリー液の液面レベルを検査するこ
とはおおよそ可能である。しかし、バッテリー内のバッ
テリー液と樹脂製のバッテリーケースとの境界面におい
ては、超音波の（多重）反射波が僅かにしか発生しない
ことを考慮すれば、超音波の多重反射波の減衰度を比較
するという原理は、樹脂製のバッテリーケース内のバッ
テリー液の液面レベルを検査する観点からするならば、
重厚かつ煩雑なものであり、簡明なものではなかった。

【０００８】そこで、本発明は、上述した問題点を解決
するためになされたものであり、バッテリーケース中を
伝播する超音波の最初の反射波の大きさをもって、バッ
テリー液の液面レベルを検査することにより、超音波に
よるバッテリー液の液面レベルの検査を簡明な原理で行
うことができる超音波液面レベル検査装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に成された請求項１に係る発明である超音波液面レベル
検査装置は、樹脂製のバッテリーケースを有したバッテ
リーに対し、前記バッテリーケースの外面に接触させた
超音波センサーの超音波素子から超音波を送信させた
後、前記バッテリーケースの内面に存在する境界面で前
記超音波が最初に反射して発生する内面反射波を前記超
音波センサーの超音波素子で受信して、前記内面反射波
の大きさを評価指標とすることにより、前記バッテリー
ケース内のバッテリー液の液面レベルを検査することを
特徴とする。

【００１０】また、請求項２に係る発明は、請求項１に
記載する超音波液面レベル検査装置であって、前記超音
波センサーの接触面に存在する境界面で前記超音波が最
初に反射して発生する接触面反射波を前記超音波センサ
ーの超音波素子で受信して、前記接触面反射波の大きさ
を評価指標にすることにより、前記バッテリーケースの
外面に対する前記超音波センサーの接触状態の良否を判
定することを特徴とする。

【００１１】また、請求項３に係る発明は、請求項２に
記載する超音波液面レベル検査装置であって、前記バッ
テリーケース内のバッテリー液の液面レベルを検査する
ための第１ゲートを前記内面反射波の大きさと遅延時間
に基づいて設けるとともに、前記バッテリーケースの外
面に対する前記超音波センサーの接触状態の良否を判定
するための第２ゲートを前記接触面反射波の大きさと遅
延時間に基づいて設けたことを特徴とする。また、請求
項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一
つに記載する超音波液面レベル検査装置であって、前記
バッテリーは自動車に搭載されたものであることを特徴
とする。

【００１２】このような構成を有する本発明の超音波液
面レベル検査装置では、樹脂製のバッテリーケースの外
面に接触させた超音波センサーの超音波素子から超音波
を送信することにより、バッテリーケースの内面に向か
ってバッテリーケース中に超音波を伝播させている。そ
して、バッテリーケースの内面に到達した超音波は、そ
の到達点に存在する境界面において、バッテリーケース
中を伝播する超音波としては初めて反射し、内面反射波
となる。かかる内面反射波は、バッテリーケースの外面
に向かってバッテリーケース中を伝播するので、バッテ
リーケースの外面に接触させた超音波センサーの超音波
素子で受信される。

【００１３】このとき、バッテリーケースの内面におけ
る超音波の到達点に、バッテリーケースの内面と空気と
の境界面が存在する場合には、かかる境界面で超音波の
大部分が反射することにより、内面反射波が発生する。
一方、バッテリーケースの内面における超音波の到達点
に、バッテリーケースの内面とバッテリー液との境界面
が存在する場合には、バッテリーケースが樹脂製である
ことなどにより、かかる境界面で超音波の大部分が通過
してしまうので、内面反射波は僅かに発生するにすぎな
い。

【００１４】従って、バッテリーケースの内面における
超音波の到達点に、空気が存在するかバッテリー液が存
在するかによって、超音波センサーの超音波素子で受信
した内面反射波の大きさは著しく異なることになる。言
い換えれば、バッテリーケースの内面における超音波の
到達点が、バッテリーケース内のバッテリー液の液面よ
り上に位置するか下に位置するかによって、超音波セン
サーの超音波素子で受信した内面反射波の大きさは著し
く異なる。

【００１５】さらに、バッテリーケースの内面における
超音波の到達点の高さは、バッテリーケースの外面にお
ける超音波センサーの接触点の高さでもあることから、
バッテリーケースの外面における超音波センサーの接触
点が、バッテリーケース内のバッテリー液の液面より上
に位置するか下に位置するかを、超音波センサーの超音
波素子で受信した内面反射波の大きさをもって判断する
ことができる。これにより、樹脂製のバッテリーケース
内のバッテリー液の液面レベルを検査することができ
る。

【００１６】また、超音波センサーの超音波素子で超音
波を送信してから内面反射波を受信するまでの時間（内
面反射波の遅延時間）は数μｓであることを考慮すれ
ば、バッテリーケースの外面に接触させた超音波センサ
ーを接触させながら移動させても、移動中の超音波セン
サーの超音波素子で内面反射波を正確に受信することが
できる。従って、バッテリーケースの外面に接触させた
超音波センサーを接触させながら適宜に移動させて、内
面反射波の大きさが著しく変化する超音波センサーの接
触点を特定することができれば、バッテリーケース内の
バッテリー液の液面の位置を正確に検知することもでき
る。

【００１７】また、超音波センサーの超音波素子から送
信した超音波は、超音波センサーの接触面に向かって超
音波センサー中を伝播している。そして、超音波センサ
ーの接触面に到達した超音波は、その到達点に存在する
境界面において、超音波センサー中を伝播する超音波と
しては初めて反射し、接触面反射波となる。かかる接触
面反射波は、超音波センサーの超音波素子に向かって超
音波センサー中を伝播するので、超音波センサーの超音
波素子で受信される。

【００１８】このとき、バッテリーケースの外面に対し
て超音波センサーの接触状態が悪い場合には、超音波セ
ンサーの接触面とバッテリーケースの外面との間に空気
が介在するので、超音波センサーの接触面における超音
波の到達点に、超音波センサーの接触面と空気との境界
面が存在する。よって、かかる境界面で超音波の大部分
が反射することより、接触面反射波が発生する。一方、
バッテリーケースの外面に対して超音波センサーの接触
状態が良い場合には、超音波センサーの接触面とバッテ
リーケースの外面との間に空気が介在しないので、超音
波センサーの接触面における超音波の到達点に、超音波
センサーの接触面とバッテリーケースの外面との境界面
が存在する。よって、かかる境界面で超音波の大部分が
通過してしまうので、接触面反射波は僅かに発生するに
すぎない。

【００１９】従って、超音波センサーの接触面における
超音波の到達点に、空気が存在するかバッテリーケース
の外面が存在するかによって、超音波センサーの超音波
素子で受信した接触面反射波の大きさが著しく異なるこ
とになる。言い換えれば、バッテリーケースの外面にお
ける超音波センサーの接触状態の良否によって、超音波
センサーの超音波素子で受信した接触面反射波の大きさ
が著しく異なることになる。これにより、超音波センサ
ーをバッテリーケースの外面に正しく接触させることが
できる。

【００２０】また、超音波センサーの超音波素子で超音
波を送信してから内面反射波を受信するまでの時間（内
面反射波の遅延時間）は、バッテリーケースの内面と空
気との境界面で超音波が反射することより内面反射波が
発生する場合でも、バッテリーケースの内面とバッテリ
ー液との境界面で超音波が反射することより内面反射波
が発生する場合でも、いずれも同じである。従って、内
面反射波の大きさと遅延時間に基づいて第１ゲートを設
ければ、かかる第１ゲートの範囲外に内面反射波が存在
するか否かによって、バッテリーケース内のバッテリー
液の液面レベルを検査することができる。

【００２１】同様に、超音波センサーの超音波素子で超
音波を送信してから接触面反射波を受信するまでの時間
（接触面反射波の遅延時間）は、超音波センサーの接触
面と空気との境界面で超音波が反射することより接触面
反射波が発生する場合でも、超音波センサーの接触面と
バッテリーケースの外面との境界面で超音波が反射する
ことより接触面反射波が発生する場合でも、いずれも同
じである。従って、接触面反射波の大きさと遅延時間に
基づいて第２ゲートを設ければ、かかる第２ゲートの範
囲外に接触面反射波が存在するか否かによって、バッテ
リーケースの外面における超音波センサーの接触状態の
良否を判断することができる。

【００２２】すなわち、本発明の超音波液面レベル検査
装置では、樹脂製のバッテリーケースの内面に存在する
境界面でバッテリーケース中を伝播する超音波が最初に
反射して発生する内面反射波の大きさをもって、バッテ
リーケースの外面における超音波センサーの接触点が、
バッテリーケース内のバッテリー液の液面より上に位置
するか下に位置するかを判断するので、超音波によるバ
ッテリー液の液面レベルの検査を簡明な原理で行うこと
ができる。

【００２３】また、超音波センサーの接触面に存在する
境界面で超音波センサー中を伝播する超音波が最初に反
射して発生する接触面反射波の大きさをもって、バッテ
リーケースの外面における超音波センサーの接触状態の
良否を判断するので、超音波センサーがバッテリーケー
スの外面に正しく接触しているか否かを検知できる。

【００２４】また、内面反射波の大きさと遅延時間に基
づいて第１ゲートを設ければ、かかる第１ゲートの範囲
外に内面反射波が存在するか否かによって、バッテリー
ケース内のバッテリー液の液面レベルを検査することが
でき、接触面反射波の大きさと遅延時間に基づいて第２
ゲートを設ければ、かかる第２ゲートの範囲外に接触面
反射波が存在するか否かによって、バッテリーケースの
外面における超音波センサーの接触状態の良否を判断す
ることができるので、バッテリーケース内のバッテリー
液の液面レベルの検査や、バッテリーケースの外面にお
ける超音波センサーの接触状態の良否の判断を、迅速か
つ明確に行うことができる。

【００２５】また、バッテリーが自動車に搭載されたも
のである場合には、かかるバッテリーのほとんどが樹脂
製のバッテリーケースを有するものであることから、上
述した効果は大きなものとなり、さらに、従来技術とは
異なり、バッテリーのキャップを開けたり、バッテリー
を揺らしたり、バッテリーに照明の光を当てるなどし
て、バッテリー液の液面を作業者の目視で確認する必要
はなく、作業者が超音波センサーをバッテリーケースの
外面に接触させるだけで正確に検査できるので、バッテ
リー液の液面レベルの検査の作業性や信頼性が向上す
る。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照にして説明する。図８に、本実施の形態の超音波
液面レベル検査装置の概要を示す。本実施の形態の超音
波液面レベル検査装置１は、樹脂製（例えば、エチレン
ポリプロピレン）のバッテリーケース３を有するバッテ
リー２のバッテリー液４の液面レベルの検査を、超音波
センサー１０と超音波探傷器２０とを用いて検査するも
のである。図８に示すように、バッテリー液４の液面レ
ベルを検査するには、超音波センサー１０をバッテリー
ケース３に接触させて、バッテリー２へ超音波を送信し
た後に超音波の反射波をバッテリー２から受信し、超音
波の反射波の大きさをその出力電圧をもって超音波探傷
器２０で検出することにより行う。超音波センサー１０
は、超音波の送信と受信とを兼用したものである。超音
波探傷器２０には、超音波センサー１０の接触状態の良
否を示すセットランプ２１Ａ、２１Ｂと、バッテリー液
４の液面レベルの検査結果を示す液面ランプ２２Ａ、２
２Ｂとが設けられている。

【００２７】次に、バッテリー液４の液面レベルの検査
原理について説明する。図２は、超音波センサー１０を
バッテリーケース３の外面３Ｂに接触させた際に、超音
波センサー１０の接触点がバッテリー液４の液面レベル
より上に位置するときの、超音波探傷器２０で検出した
超音波の反射波の出力を、電圧軸（Ｖ）と時間軸（μ
ｓ）の受信波形Ａで取り上げたものである。

【００２８】図２に示すように、超音波センサー１０の
超音波素子１１から送信された超音波Ｕは、超音波セン
サー１０中を伝播し、超音波センサー１０の接触面１０
Ａに到達する。ここでは、超音波センサー１０の接触面
１０Ａには、超音波センサー１０の接触面１０Ａとバッ
テリーケース３の外面３Ｂとの境界が存在する。そし
て、超音波センサー１０の接触面１０Ａに到達した超音
波Ｕは、その大部分がバッテリーケース３へ通過する。
従って、超音波センサー１０の接触面１０Ａに存在する
境界において、超音波センサー１０中を伝播する超音波
Ｕが初めて反射して発生する接触面反射波Ｒ１の大きさ
は僅かなものであり、超音波センサー１０の超音波素子
１１で受信された接触面反射波Ｒ１の出力電圧は小さ
い。

【００２９】さらに、バッテリーケース３中に伝播した
超音波Ｕは、バッテリーケース３の内面３Ａに到達す
る。ここでは、バッテリーケース３の内面３Ａには、バ
ッテリーケース３の内面３Ａと空気５との境界が存在す
る。バッテリーケース３は樹脂製であることなどから、
バッテリーケース３の内面３Ａに到達した超音波Ｕは、
その僅かな部分が空気５へ通過し、通過波Ｔ１となる。
従って、バッテリーケース３の内面３Ａに到達した超音
波Ｕの大部分は、バッテリーケース３の内面３Ａに存在
する境界において、バッテリーケース３中を伝播する超
音波Ｕが初めて反射して発生する内面反射波Ｒ２となる
ので、超音波センサー１０の超音波素子１１で受信され
た内面反射波Ｒ２の出力電圧は大きい。

【００３０】尚、図２の受信波形Ａにおいて、波形Ｒ０
は、超音波センサー１０の超音波素子１１から送信され
た超音波Ｕの直接波である。また、時間ｔ１は、超音波
センサー１０の超音波素子１１で超音波Ｕを送信してか
ら接触面反射波Ｒ１を受信するまでの時間（接触面反射
波Ｒ１の遅延時間ｔ１）であって、約０．６μｓであ
る。また、時間ｔ２は、超音波センサー１０の超音波素
子１１で超音波Ｕを送信してから内面反射波Ｒ２を受信
するまでの時間（内面反射波Ｒ２の遅延時間ｔ２）であ
って、約１．４μｓである。

【００３１】図３は、超音波センサー１０をバッテリー
ケース３の外面３Ｂに接触させた際に、超音波センサー
１０の接触点がバッテリー液４の液面レベルより下に位
置するときの、超音波探傷器２０で検出した超音波の反
射波の出力を、電圧軸（Ｖ）と時間軸（μｓ）の受信波
形Ｂで取り上げたものである。

【００３２】図３に示すように、超音波センサー１０の
超音波素子１１から送信された超音波Ｕは、超音波セン
サー１０中を伝播し、超音波センサー１０の接触面１０
Ａに到達する。ここでは、超音波センサー１０の接触面
１０Ａには、超音波センサー１０の接触面１０Ａとバッ
テリーケース３の外面３Ｂとの境界が存在する。そし
て、超音波センサー１０の接触面１０Ａに到達した超音
波Ｕは、その大部分がバッテリーケース３へ通過する。
従って、超音波センサー１０の接触面１０Ａに存在する
境界において、超音波センサー１０中を伝播する超音波
Ｕが初めて反射して発生する接触面反射波Ｒ３の大きさ
は僅かなものであり、超音波センサー１０の超音波素子
１１で受信された接触面反射波Ｒ３の出力電圧は小さ
い。

【００３３】さらに、バッテリーケース３中に伝播した
超音波Ｕは、バッテリーケース３の内面３Ａに到達す
る。ここでは、バッテリーケース３の内面３Ａには、バ
ッテリーケース３の内面３Ａとバッテリー液４との境界
が存在する。そして、バッテリーケース３の内面３Ａに
到達した超音波Ｕは、その大部分がバッテリー液４へ、
通過波Ｔ２として通過する。従って、バッテリーケース
３の内面３Ａに存在する境界において、バッテリーケー
ス３中を伝播する超音波Ｕが初めて反射して発生する接
触面反射波Ｒ４の大きさは僅かなものであり、超音波セ
ンサー１０の超音波素子１１で受信された接触面反射波
Ｒ４の出力電圧も小さい。

【００３４】尚、図３の受信波形Ｂにおいて、波形Ｒ０
は、超音波センサー１０の超音波素子１１から送信され
た超音波Ｕの直接波である。また、時間ｔ１は、超音波
センサー１０の超音波素子１１で超音波Ｕを送信してか
ら接触面反射波Ｒ３を受信するまでの時間（接触面反射
波Ｒ３の遅延時間ｔ１）であって、約０．６μｓであ
る。また、時間ｔ２は、超音波センサー１０の超音波素
子１１で超音波Ｕを送信してから内面反射波Ｒ４を受信
するまでの時間（内面反射波Ｒ３の遅延時間ｔ２）であ
って、約１．４μｓである。

【００３５】図４は、超音波センサー１０をバッテリー
ケース３の外面３Ｂから離間させたときの、超音波探傷
器２０で検出した超音波の反射波の出力を、電圧軸
（Ｖ）と時間軸（μｓ）の受信波形Ｃで取り上げたもの
である。

【００３６】図４に示すように、超音波センサー１０の
超音波素子１１から送信された超音波Ｕは、超音波セン
サー１０中を伝播し、超音波センサー１０の接触面１０
Ａに到達する。ここでは、超音波センサー１０の接触面
１０Ａには、超音波センサー１０の接触面１０Ａと空気
６との境界が存在する。従って、超音波センサー１０の
接触面１０Ａに到達した超音波Ｕは、その僅かな部分が
空気６へ通過し、通過波Ｔ３となる。そして、超音波セ
ンサー１０の接触面１０Ａに到達した超音波Ｕの大部分
は、超音波センサー１０の接触面１０Ａに存在する境界
において、超音波センサー１０中を伝播する超音波Ｕが
初めて反射して発生する接触面反射波Ｒ５となるので、
超音波センサー１０の超音波素子１１で受信された接触
面反射波Ｒ５の出力電圧は大きい。

【００３７】尚、このときは、バッテリーケース３中に
伝播する超音波Ｕはほとんどないので、バッテリーケー
ス３の内面３Ａに存在する境界において、バッテリーケ
ース３中を伝播する超音波Ｕが初めて反射して発生する
接触面反射波は、超音波探傷器２０で検出できない。ま
た、図４の受信波形Ｃにおいて、波形Ｒ０は、超音波セ
ンサー１０の超音波素子１１から送信された超音波Ｕの
直接波である。また、時間ｔ１は、超音波センサー１０
の超音波素子１１で超音波Ｕを送信してから接触面反射
波Ｒ５を受信するまでの時間（接触面反射波Ｒ５の遅延
時間ｔ１）であって、約０．６μｓである。

【００３８】以上詳細に説明したように、本実施の形態
の超音波液面レベル検査装置１では、樹脂製のバッテリ
ーケース３の外面３Ｂに接触させた超音波センサー１０
の超音波素子１１から超音波Ｕを送信することにより、
バッテリーケース３の内面３Ａに向かってバッテリーケ
ース３中に超音波Ｕを伝播させている。そして、バッテ
リーケース３の内面３Ａに到達した超音波Ｕは、その到
達点に存在する境界面において、バッテリーケース３中
を伝播する超音波Ｕとしては初めて反射し、内面反射波
Ｒ２、Ｒ４となる。かかる内面反射波Ｒ２、Ｒ４は、バ
ッテリーケース３の外面３Ｂに向かってバッテリーケー
ス３中を伝播するので、バッテリーケース３の外面３Ｂ
に接触させた超音波センサー１０の超音波素子１１で受
信される（図２、図３参照）。

【００３９】このとき、図２に示すように、バッテリー
ケース３の内面３Ａにおける超音波Ｕの到達点に、バッ
テリーケース３の内面３Ａと空気５との境界面が存在す
る場合には、かかる境界面で超音波Ｕの大部分が反射す
ることにより、内面反射波Ｒ２が発生する。一方、図３
に示すように、バッテリーケース３の内面３Ａにおける
超音波Ｕの到達点に、バッテリーケース３の内面３Ａと
バッテリー液４との境界面が存在する場合には、バッテ
リーケース３が樹脂製であることなどにより、かかる境
界面で超音波Ｕの大部分が通過してしまうので、内面反
射波Ｒ４は僅かに発生するにすぎない。

【００４０】従って、バッテリーケース３の内面３Ａに
おける超音波Ｕの到達点に、空気５が存在するかバッテ
リー液４が存在するかによって、超音波センサー１０の
超音波素子１１で受信した内面反射波Ｒ２、Ｒ４の大き
さ（出力電圧）は著しく異なることになる。言い換えれ
ば、バッテリーケース３の内面３Ａにおける超音波Ｕの
到達点が、バッテリーケース３内のバッテリー液４の液
面より上に位置するか下に位置するかによって、超音波
センサー１０の超音波素子１１で受信した内面反射波Ｒ
２、Ｒ４の大きさ（出力電圧）は著しく異なる。

【００４１】さらに、バッテリーケース３の内面３Ａに
おける超音波Ｕの到達点の高さは、バッテリーケース３
の外面３Ｂにおける超音波センサー１０の接触点の高さ
でもあることから（図２、図３参照）、バッテリーケー
ス３の外面３Ｂにおける超音波センサー１０の接触点
が、バッテリーケース３内のバッテリー液４の液面より
上に位置するか下に位置するかを、超音波センサー１０
の超音波素子１１で受信した内面反射波Ｒ２、Ｒ４の大
きさ（出力電圧）をもって判断することができる。これ
により、樹脂製のバッテリーケース３内のバッテリー液
４の液面レベルを検査することが可能となる。

【００４２】また、超音波センサー１０の超音波素子１
１で超音波Ｕを送信してから内面反射波Ｒ２、Ｒ４を受
信するまでの時間（内面反射波Ｒ２、Ｒ４の遅延時間ｔ
１）は約１．４μｓであることを考慮すれば（図２の受
信波形Ａ、図３の受信波形Ｂ参照）、バッテリーケース
３の外面３Ｂに接触させた超音波センサー１０を接触さ
せながら移動させても、移動中の超音波センサー１０の
超音波素子１１で内面反射波Ｒ２、Ｒ４を正確に受信す
ることができる。

【００４３】従って、バッテリーケース３の外面３Ｂに
接触させた超音波センサー１０を接触させながら適宜に
下方向へ移動させれば、図２の受信波形Ａの内面反射波
Ｒ２の大きさ（出力電圧）から、図３の受信波形Ｂの内
面反射波Ｒ４の大きさ（出力電圧）へ著しく変化するの
で、かかる変化が起きる超音波センサー１０の接触点を
特定することより、バッテリーケース３内のバッテリー
液４の液面の位置を正確に検知することができる。ま
た、バッテリーケース３の外面３Ｂに接触させた超音波
センサー１０を接触させながら適宜に上方向へ移動させ
れば、図３の受信波形Ｂの内面反射波Ｒ４の大きさ（出
力電圧）から、図２の受信波形Ａの内面反射波Ｒ２の大
きさ（出力電圧）へ著しく変化するので、かかる変化が
起きる超音波センサー１０の接触点を特定することよ
り、バッテリーケース３内のバッテリー液４の液面の位
置を正確に検知することができる。

【００４４】また、超音波センサー１０の超音波素子１
１から送信した超音波Ｕは、超音波センサー１０の接触
面１０Ａに向かって超音波センサー１０中を伝播してい
る。そして、超音波センサー１０の接触面１０Ａに到達
した超音波Ｕは、その到達点に存在する境界面におい
て、超音波センサー１０中を伝播する超音波Ｕとしては
初めて反射し、接触面反射波Ｒ１、Ｒ３、Ｒ５となる。
かかる接触面反射波Ｒ１、Ｒ３、Ｒ５は、超音波センサ
ー１０の超音波素子１１に向かって超音波センサー１０
中を伝播するので、超音波センサー１０の超音波素子１
１で受信される（図２、図３、図４参照）。

【００４５】このとき、例えば、図４に示すように、バ
ッテリーケース３の外面３Ｂに対して超音波センサー１
０の接触状態が悪い場合には、超音波センサー１０の接
触面１０Ａとバッテリーケース３の外面３Ｂとの間に空
気６が介在するので、超音波センサー１０の接触面１０
Ａにおける超音波Ｕの到達点に、超音波センサー１０の
接触面１０Ａと空気６との境界面が存在する。よって、
かかる境界面で超音波Ｕの大部分が反射することより、
接触面反射波Ｒ５が発生する。一方、図２や図３に示す
ように、バッテリーケース３の外面３Ｂに対して超音波
センサー１０の接触状態が良い場合には、超音波センサ
ー１０の接触面１０Ａとバッテリーケース３の外面３Ｂ
との間に空気６（図４参照）が介在しないので、超音波
センサー１０の接触面１０Ａにおける超音波Ｕの到達点
に、超音波センサー１０の接触面１０Ａとバッテリーケ
ース３の外面３Ｂとの境界面が存在する。よって、かか
る境界面で超音波Ｕの大部分が通過してしまうので、接
触面反射波Ｒ１、Ｒ３は僅かに発生するにすぎない。

【００４６】従って、超音波センサー１０の接触面１０
Ａにおける超音波Ｕの到達点に、空気６が存在するかバ
ッテリーケース３の外面３Ｂが存在するかによって、超
音波センサー１０の超音波素子１１で受信した接触面反
射波Ｒ１、Ｒ３、Ｒ５の大きさ（出力電圧）が著しく異
なることになる。言い換えれば、バッテリーケース３の
外面３Ｂにおける超音波センサー１０の接触状態の良否
によって、超音波センサー１０の超音波素子１１で受信
した接触面反射波Ｒ１、Ｒ３、Ｒ５の大きさ（出力電
圧）が著しく異なることになる。これにより、超音波セ
ンサー１０をバッテリーケース３の外面３Ｂに正しく接
触させることができる。従って、バッテリーケース３内
のバッテリー液４の液面レベルの検査を確実に行うこと
ができる。

【００４７】また、図２の受信波形Ａや図３の受信波形
Ｂが示すように、超音波センサー１０の超音波素子１１
で超音波Ｕを送信してから内面反射波Ｒ２、Ｒ４を受信
するまでの時間（内面反射波Ｒ２、Ｒ４の遅延時間ｔ
２）は、バッテリーケース３の内面３Ａと空気５との境
界面で超音波Ｕが反射することより内面反射波Ｒ２が発
生する場合（図２参照）でも、バッテリーケース３の内
面３Ａとバッテリー液４との境界面で超音波Ｕが反射す
ることより内面反射波Ｒ４が発生する場合（図３参照）
でも、いずれも約１．４μｓで同じである。

【００４８】従って、内面反射波Ｒ２、Ｒ４の大きさ
（出力電圧）と遅延時間ｔ２に基づいて、図５、図６、
図７に示すように、第１ゲートＧ１を設ければ、出力電
圧方向の第１ゲートＧ１の範囲外に内面反射波Ｒ２、Ｒ
４が存在するか否かによって、バッテリーケース３の外
面３Ｂにおける超音波センサー１０の接触点が、バッテ
リーケース３内のバッテリー液４の液面より上に位置す
るか下に位置するかを判断できるので、バッテリーケー
ス３内のバッテリー液４の液面レベルを検査することが
可能となる。図５、図６、図７では、超音波センサー１
０の超音波素子１１で超音波Ｕを送信した時点を時間的
原点として、約１．２μｓ〜約１．６μｓの時間に、出
力電圧が−０．４Ｖ〜＋０．４Ｖの範囲の第１ゲートＧ
１が設けられている。このように、第１ゲートＧ１は、
実験により、個別具体的に設けられている。

【００４９】同様に、図２の受信波形Ａや図３の受信波
形Ｂや図４の受信波形Ｃが示すように、超音波センサー
１０の超音波素子１１で超音波Ｕを送信してから接触面
反射波Ｒ１、Ｒ３、Ｒ５を受信するまでの時間（接触面
反射波Ｒ１、Ｒ３、Ｒ５の遅延時間ｔ１）は、超音波セ
ンサー１０の接触面１０Ａと空気６との境界面で超音波
Ｕが反射することより接触面反射波Ｒ５が発生する場合
（図４参照）でも、超音波センサー１０の接触面１０Ａ
とバッテリーケース３の外面３Ｂとの境界面で超音波Ｕ
が反射することより接触面反射波Ｒ１、Ｒ３が発生する
場合（図２、図３参照）でも、いずれも約０．６μｓで
同じである。

【００５０】従って、接触面反射波Ｒ１、Ｒ３、Ｒ５の
大きさ（出力電圧）と遅延時間ｔ１に基づいて、図５、
図６、図７に示すように、第２ゲートＧ２を設ければ、
出力電圧方向の第２ゲートＧ２の範囲外に接触面反射波
Ｒ１、Ｒ３、Ｒ５が存在するか否かによって、バッテリ
ーケース３の外面３Ｂにおける超音波センサー１０の接
触状態の良否を判断することができる。図５、図６、図
７では、超音波センサー１０の超音波素子１１で超音波
Ｕを送信した時点を時間的原点として、約０．４μｓ〜
約０．８μｓの時間に、出力電圧が−０．４Ｖ〜＋０．
４Ｖの範囲の第２ゲートＧ２が設けられている。このよ
うに、第２ゲートは、実験により、個別具体的に設けら
れる。

【００５１】尚、図５は、図２の受信波形Ａに、第１ゲ
ートＧ１と第２ゲートＧ２とを重ねて記載したものであ
る。また、図６は、図３の受信波形Ｂに、第１ゲートＧ
１と第２ゲートＧ２とを重ねて記載したものである。ま
た、図７は、図４の受信波形Ｃに、第１ゲートＧ１と第
２ゲートＧ２とを重ねて記載したものである。

【００５２】次に、上述したバッテリー液４の液面レベ
ルの検査原理を使用した、本実施の形態の超音波液面レ
ベル検査装置１の処理手順を、図１のフローチャート図
に基づいて説明する。先ず、Ｓ１において、超音波セン
サー１０をバッテリーケース３の外面３Ｂに接触させ
る。このとき、バッテリーケース３の外面３Ｂにおける
超音波センサー１０の接触点の高さは、バッテリー液４
の液面レベルの「点検高さ」を僅かな余裕をもってみた
すものとする。そして、超音波センサー１０の超音波素
子１１から超音波Ｕを送信させた後、超音波センサー１
０の超音波素子１１で超音波Ｕの反射波を受信する。図
２〜図７の場合では、超音波Ｕが送信された直後は、超
音波Ｕの直接波Ｒ０が受信される。また、超音波Ｕが送
信されてから約０．６μｓが経過した後には、接触面反
射波Ｒ１、Ｒ３、Ｒ５が受信される。さらに、超音波Ｕ
が送信されてから約１．４μｓが経過した後には、内面
反射波Ｒ２、Ｒ４が受信される。

【００５３】次のＳ２では、出力電圧方向の第２ゲート
Ｇ２の範囲外に、超音波センサー１０の超音波素子１１
で受信した超音波Ｕの反射波（接触面反射波Ｒ１、Ｒ
３、Ｒ５）が存在するか否かを判断する。出力電圧方向
の第２ゲートＧ２の範囲外に存在しないと判断した場合
には（Ｓ２：Ｎｏ）、Ｓ３に進み、バッテリーケース３
の外面３Ｂにおける超音波センサー１０の接触状態は良
いと判断して、超音波探傷器２０のセットランプ２１Ａ
を点灯させる（図５、図６、図８参照）。これにより、
作業者に対して、バッテリーケース３の外面３Ｂにおけ
る超音波センサー１０の接触状態は良いことを伝える。
一方、出力電圧方向の第２ゲートＧ２の範囲外に存在す
ると判断した場合には（Ｓ２：Ｙｅｓ）、Ｓ４に進み、
バッテリーケース３の外面３Ｂにおける超音波センサー
１０の接触状態は悪いと判断して、超音波探傷器２０の
セットランプ２１Ｂを点灯させる。これにより、作業者
に対して、バッテリーケース３の外面３Ｂにおける超音
波センサー１０の接触状態は悪いことを伝える（図７、
図８参照）。そして、Ｓ１に戻って、超音波センサー１
０をバッテリーケース３の外面３Ｂに接触させる作業を
改めて行う。

【００５４】次のＳ５では、出力電圧方向の第１ゲート
Ｇ１の範囲外に、超音波センサー１０の超音波素子１１
で受信した超音波Ｕの反射波（内面反射波Ｒ２、Ｒ３）
が存在するか否かを判断する。出力電圧方向の第１ゲー
トＧ１の範囲外に存在しないと判断した場合には（Ｓ
５：Ｎｏ）、バッテリーケース３の外面３Ｂにおける超
音波センサー１０の接触点の高さが、バッテリーケース
３内のバッテリー液４の液面より下に位置していること
から、Ｓ６へ進み、バッテリー液４の液面レベルはその
「点検高さ」をみたすものと判断して、超音波探傷器２
０の液面ランプ２２Ａを点灯させた後、本処理を終了す
る（図５、図６、図８参照）。これにより、作業者に対
して、バッテリー液４の液面レベルはその「点検高さ」
をみたしていることを伝える。

【００５５】一方、出力電圧方向の第１ゲートＧ１の範
囲外に存在すると判断した場合には（Ｓ５：Ｙｅｓ）、
バッテリーケース３の外面３Ｂにおける超音波センサー
１０の接触点の高さが、バッテリーケース３内のバッテ
リー液４の液面より上に位置していることから、Ｓ７へ
進み、バッテリー液４の液面レベルはその「点検高さ」
をみたさないものと判断して、超音波探傷器２０の液面
ランプ２２Ｂを点灯させた後、本処理を終了する（図
７、図８参照）。これにより、作業者に対して、バッテ
リー液４の液面レベルはその「点検高さ」をみたしてい
ないことを伝える。

【００５６】すなわち、本実施の形態の超音波液面レベ
ル検査装置１では、樹脂製のバッテリーケース３の内面
３Ａに存在する境界面でバッテリーケース３中を伝播す
る超音波Ｕが最初に反射して発生する内面反射波Ｒ２、
Ｒ４の大きさ（出力電圧）をもって、バッテリーケース
３の外面３Ｂにおける超音波センサー１０の接触点が、
バッテリーケース３内のバッテリー液４の液面より上に
位置するか下に位置するかを判断するので（図１のＳ
５）、超音波Ｕによるバッテリー液４の液面レベルの検
査を簡明な原理で行うことができる。

【００５７】また、超音波センサー１０の接触面１０Ａ
に存在する境界面で超音波センサー１０中を伝播する超
音波Ｕが最初に反射して発生する接触面反射波Ｒ１、Ｒ
３、Ｒ５の大きさ（出力電圧）をもって、バッテリーケ
ース３の外面３Ｂにおける超音波センサー１０の接触状
態の良否を判断するので（図１のＳ２）、超音波センサ
ー１０がバッテリーケース３の外面３Ｂに正しく接触し
ているか否かを検知できる。

【００５８】また、内面反射波Ｒ２、Ｒ４の大きさ（出
力電圧）と遅延時間ｔ２に基づいて第１ゲートＧ１を設
けており、出力電圧方向の第１ゲートＧ１の範囲外に内
面反射波Ｒ２、Ｒ４が存在するか否かによって（図１の
Ｓ５）、バッテリーケース３内のバッテリー液４の液面
レベルを検査することができ、接触面反射波Ｒ１、Ｒ
３、Ｒ５の大きさ（出力電圧）と遅延時間ｔ１に基づい
て第２ゲートＧ２を設けており、出力電圧方向の第２ゲ
ートＧ２の範囲外に接触面反射波Ｒ１、Ｒ３、Ｒ５が存
在するか否かによって（図１のＳ２）、バッテリーケー
ス３の外面３Ｂにおける超音波センサー１０の接触状態
の良否を判断することができるので、バッテリーケース
３内のバッテリー液４の液面レベルの検査や、バッテリ
ーケース３の外面３Ｂにおける超音波センサー１０の接
触状態の良否の判断を、迅速かつ明確に行うことができ
る。

【００５９】また、バッテリー２が自動車に搭載された
ものである場合には、かかるバッテリー２のほとんどが
樹脂製のバッテリーケース３を有するものであることか
ら、上述した効果は大きなものとなり、さらに、従来技
術とは異なり、バッテリー２のキャップを開けたり、バ
ッテリー２を揺らしたり、バッテリー２に照明の光を当
てるなどして、バッテリー液４の液面を作業者の目視で
確認する必要はなく、作業者が超音波センサー１０をバ
ッテリーケース３の外面３Ｂに接触させるだけで正確に
検査できるので、バッテリー液４の液面レベルの検査の
作業性や信頼性が向上する。

【００６０】尚、本発明は上記実施の形態に限定される
ものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が
可能である。例えば、本実施の形態の超音波液面レベル
検査装置１では、バッテリーケース３内のバッテリー液
４の液面レベルの検査結果や、バッテリーケース３の外
面３Ｂにおける超音波センサー１０の接触状態の良否の
判断結果を、超音波探傷器２０に設けられたセットラン
プ２１Ａ、２１Ｂと液面ランプ２２Ａ、２２Ｂの点灯で
作業者に知らせていたが、警告音などの発生によって作
業者に知らせてもよい。また、超音波探傷器２０のモニ
タに第１ゲートＧ１と第２ゲートＧ２とを表示させて、
超音波探傷器２０のモニタを図５、図６、図７のように
出力させることより、バッテリーケース３内のバッテリ
ー液４の液面レベルを検査したり、バッテリーケース３
の外面３Ｂにおける超音波センサー１０の接触状態の良
否の判断してもよい。

【００６１】また、バッテリー２は自動車に搭載された
ものであったが、バッテリーケース３が樹脂製のもので
あれば、自動車に搭載されたもの以外のものでもよい。

【００６２】

【発明の効果】本発明の超音波液面レベル検査装置で
は、樹脂製のバッテリーケースの内面に存在する境界面
でバッテリーケース中を伝播する超音波が最初に反射し
て発生する内面反射波の大きさをもって、バッテリーケ
ースの外面における超音波センサーの接触点が、バッテ
リーケース内のバッテリー液の液面より上に位置するか
下に位置するかを判断するので、超音波によるバッテリ
ー液の液面レベルの検査を簡明な原理で行うことができ
る。

【００６３】また、超音波センサーの接触面に存在する
境界面で超音波センサー中を伝播する超音波が最初に反
射して発生する接触面反射波の大きさをもって、バッテ
リーケースの外面における超音波センサーの接触状態の
良否を判断するので、超音波センサーがバッテリーケー
スの外面に正しく接触しているか否かを検知できる。

【００６４】また、内面反射波の大きさと遅延時間に基
づいて第１ゲートを設ければ、かかる第１ゲートの範囲
外に内面反射波が存在するか否かによって、バッテリー
ケース内のバッテリー液の液面レベルを検査することが
でき、接触面反射波の大きさと遅延時間に基づいて第２
ゲートを設ければ、かかる第２ゲートの範囲外に接触面
反射波が存在するか否かによって、バッテリーケースの
外面における超音波センサーの接触状態の良否を判断す
ることができるので、バッテリーケース内のバッテリー
液の液面レベルの検査や、バッテリーケースの外面にお
ける超音波センサーの接触状態の良否の判断を、迅速か
つ明確に行うことができる。

【００６５】また、バッテリーが自動車に搭載されたも
のである場合には、かかるバッテリーのほとんどが樹脂
製のバッテリーケースを有するものであることから、上
述した効果は大きなものとなり、さらに、従来技術とは
異なり、バッテリーのキャップを開けたり、バッテリー
を揺らしたり、バッテリーに照明の光を当てるなどし
て、バッテリー液の液面を作業者の目視で確認する必要
はなく、作業者が超音波センサーをバッテリーケースの
外面に接触させるだけで正確に検査できるので、バッテ
リー液の液面レベルの検査の作業性や信頼性が向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】超音波液面レベル検査装置のフローチャート図
である。

【図２】超音波センサーをバッテリーケースの外面に接
触させた際に、超音波センサーの接触点がバッテリー液
の液面レベルより上に位置するときの、超音波探傷器で
検出した超音波の反射波の出力波形を示した図である。

【図３】超音波センサーをバッテリーケースの外面に接
触させた際に、超音波センサーの接触点がバッテリー液
の液面レベルより下に位置するときの、超音波探傷器で
検出した超音波の反射波の出力波形を示した図である。

【図４】超音波センサーをバッテリーケースの外面から
離間させたときの、超音波探傷器で検出した超音波の反
射波の出力波形を示した図である。

【図５】図２の受信波形に第１ゲートと第２ゲートを重
ねて表示した図である。

【図６】図３の受信波形に第１ゲートと第２ゲートを重
ねて表示した図である。

【図７】図４の受信波形に第１ゲートと第２ゲートを重
ねて表示した図である。

【図８】超音波液面レベル検査装置の概要図である。

【符号の説明】

１超音波液面レベル検査装置２バッテリー３バッテリーケース３Ａバッテリーケースの内面３Ｂバッテリーケースの外面１０超音波センサー１０Ａ超音波センサーの接触面Ｇ１第１ゲートＧ２第２ゲートＲ１、Ｒ３、Ｒ５接触面反射波Ｒ２、Ｒ４内面反射波ｔ１接触面反射波の遅延時間ｔ２内面反射波の遅延時間Ｕ超音波

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】樹脂製のバッテリーケースを有したバッ
テリーに対し、前記バッテリーケースの外面に接触させ
た超音波センサーの超音波素子から超音波を送信させた
後、前記バッテリーケースの内面に存在する境界面で前
記超音波が最初に反射して発生する内面反射波を前記超
音波センサーの超音波素子で受信して、前記内面反射波
の大きさを評価指標とすることにより、前記バッテリー
ケース内のバッテリー液の液面レベルを検査することを
特徴とする超音波液面レベル検査装置。
【請求項２】請求項１に記載する超音波液面レベル検
査装置において、前記超音波センサーの接触面に存在する境界面で前記超
音波が最初に反射して発生する接触面反射波を前記超音
波センサーの超音波素子で受信して、前記接触面反射波
の大きさを評価指標にすることにより、前記バッテリー
ケースの外面に対する前記超音波センサーの接触状態の
良否を判定することを特徴とする超音波液面レベル検査
装置。
【請求項３】請求項２に記載する超音波液面レベル検
査装置において、前記バッテリーケース内のバッテリー液の液面レベルを
検査するための第１ゲートを前記内面反射波の大きさと
遅延時間に基づいて設けるとともに、前記バッテリーケ
ースの外面に対する前記超音波センサーの接触状態の良
否を判定するための第２ゲートを前記接触面反射波の大
きさと遅延時間に基づいて設けたことを特徴とする超音
波液面レベル検査装置。
【請求項４】請求項１乃至請求項３のいずれか一つに
記載する超音波液面レベル検査装置において、前記バッテリーは自動車に搭載されたものであることを
特徴とする超音波液面レベル検査装置。