JPH0225137Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は自動車用の燃料タンクのような密閉容
器内の容積を測定する装置に関し、特にその容器
内に音響信号を供給して容積を測定する音響式容
積測定装置に関するものである。

〔従来の技術〕 自動車用燃料タンクの燃料計などの被測定容器
内に音響信号を与え、この音響信号を与えるため
の電気音響変換器の定数と被測定部の容積まで決
まる共振周波数から被測定容器内の容積を測定
し、そこから容器内に存在する燃料などを知る装
置が提案されている。

かかる装置としては従来第２図に示すように構
成されているものがある。この第２図において被
測定密閉容器１１は上面に開口１６が形成され、
この開口１６を塞ぐように電気音響変換器１７が
密閉容器１１に取付けられている。電気音響変換
器１７は例えば可動線輪（ムービングコイル）型
スピーカのようなものを用いることができ、その
コーン振動板周縁部が開口１６の内周縁部と接続
されて開口１６が塞がれている。従つてこの電気
音響変換器１７を交流信号で駆動することによつ
て密閉容器１１内の内容積を変化させることがで
きる。つまり、密閉容器１１内に液体１４が充填
されており、従つて密閉容器１１内の容積、即
ち、液体１４が満たされている以外の空間部分の
容積Ｖを測定することによつて液体１４の体積を
測定することができる。

そしてこの電気音響変換器１７に対してほぼ連
続した周波数の電気信号を供給し駆動させる。電
気信号を供給する手段としては、まず掃引信号発
生器１８により第３図Ａに示す鋸歯状波電圧の掃
引信号１９が発生し、この掃引信号１９を制御電
圧とする電圧制御発信器（VCO）２１に供給し
てVCO２１より第３図Ｂに示すように時間に対
して周波数が高くなることを繰り返す発振出力が
得られる。この発振出力は増幅器２２を通じて電
気音響変換器１７に供給されこれが駆動される。

この密閉容器１１内の容積Ｖと電気音響変換器
１７の定数とによつて決まる共振周波数を検出す
るために、電気音響変換器１７の入力側に全波整
流器２３が接続され、この全波整流出力をピーク
検出回路２４によりピーク値を検出する。

電気音響変換器１７に対する駆動周波数が、こ
の電気音響変換器１７の定数と、容器１１の容積
Ｖとで決まる共振周波数mに一致すると、音響
インピーダンスが最大となり電気音響変換器１７
の入力側の信号振幅が著しく大きくなる。従つて
第３図Ｃに示すように、電気音響変換器１７の入
力側における信号レベルは駆動信号周波数が共
振周波数mになると、ピーク２５が生じる。掃
引信号１９は第３図Ａに示すように電圧E₁〜E₂
の範囲を鋸歯状波的に変化し、これに伴つて発振
周波数はf₁〜f₂の期間を鋸歯状波的に変化する
が、その周波数が前記共振周波数mになると、
電気音響変換器１７の入力側における信号の振幅
は著しく大きくなり、ピーク２５が現れる。従つ
てピーク検出器２４の出力は第３図Ｄに示すよう
にピーク２５に対応した部分でパルス２６が発生
する。このパルス２６が得られた時の掃引信号１
９のレベルEmを標本化保持回路２７で第３図Ｅ
に示すように標本化保持する。このレベルＥは
VCO２１の共振信号発生器mと対応しており、
標本化保持電圧EmをＡ／Ｄ変換器２８によつて
デジタル信号に変換し、表示器２９に表示する。

この場合、共振周波数mは上述のとおり容器
１１の内容積Ｖと、変換器１７の定数とによつて
決まり、変換器１７の定数は一定であるから、容
積Ｖと対応する。従つて検出した周波数mと対
応する電圧Emと容器Ｖとを予め較正しておくこ
とにより、表示器２９に容器１１の内容積Ｖ、即
ち液体１４の残量を表示することができる。

尚、ピーク２５におけるVCOの発振周波数m
と密閉容器１１内の容積Ｖとが直線的関係となる
ように補正回路３０を標本化保持回路２７とＡ／
Ｄ変換器２８との間に設けてもよい。

ところが、かかる従来の音響式容積測定装置で
は、電気音響変換器自体の温度特性が特に低温時
において悪く、検出されるピーク時の発振周波数
が変動してしまう。

即ち、温度変化によつて例えば可動線輪型電気
音響変換器では、この可動線輪の直流抵抗値が変
化し、共振周波数が変動してしまい、被測定容器
の容積との関係がくずれてしまう。

また、蒸気圧などの関係によりガソリンなどの
液体が電気音響変換器の可動部（コーン振動板や
ドーム振動板）に付着した場合も、振動板の質量
が変化し、同様にピーク時の共振周波数が変動し
て安定した容量測定が困難となる。

そこで本願出願人は、かかる従来装置が持つ問
題点を解決するために、電気音響変換器自体の温
度特性を安定に維持すると共に、被測定容器内の
液体が付着しても温度変化による影響を少なく
し、安定か領域に電気音響変換器を保ち、もつて
共振周波数及び密閉容器内の容積を正確に測定す
る音響式容積測定装置を提案した。

第４図及び第５図は温度特性の安定維持を図つ
た装置を示し、第２図と同一部分は同一符号を付
記しており、その動作は第２図と同様なので省略
する。

第４図はVCOの出力が電気音響変換器の温度
に応じて変動することを利用したものであり、図
において、 掃引信号発生器１８から発生する第３図Ａに示
す鋸歯状波によつてVCO２１が第３図Ｂのよう
に発振する。この周波数が鋸歯状波的に変化する
発振信号を増幅器２２に入力すると共に、増幅器
２２を通じてAC／DC変換器３１に入力する。
AC／DC変換器３１では全波整流器２３及びピー
ク検出回路２４と同様にVCO２１の交流発振信
号をエンベロープ検波し、第３図Ｄに示す直流信
号に変換する。

従つて、AC／DC変換器３１を別途設けずにピ
ーク検出回路２４の出力信号を利用してもよい。

この直流変換された信号を平均化回路３２に供
給し、直流信号を数回繰り返して読み出し、その
平均値を算出する。算出された平均値をコンパレ
ータ３３により予め設定した基準値と比較し、こ
の比較結果により温度制御回路３４を制御する。
温度制御回路３４では電気音響変換器１７のコー
ン振動板３６の周縁固定部に取付けた加熱装置３
５の動作を制御する。

次に上記の構成において、動作について説明す
る。

第３図Ｄに示す共振周波数mを持つ直流信号
において、共振周波数mよりも十分に低い周波
数sにおける電圧レベルVlevelは、電気音響変換
器１７に直流信号を印加したときの電圧と同様で
ある。従つてこの電圧レベルVlevelを増幅した
電圧Vampの温度特性は第６図Ａに示すようにな
る。即ち、電気音響変換器１７の可動線輪は、温
度が上昇するとそれにほぼ比較して抵抗値が大き
くなる。したがつて、VCO２１から出力される
発振信号のうち、共振周波数mより十分に低い
周波数sにおける直流変換後の電圧Vampは、温
度に対してほぼ比例関係となつている。

そこでこの周波数sにおける直流電圧を検出
し、第６図Ｂに示すようにこの直流電圧Vampと
基準電圧Vrefとをコンパレータ３３により比較
して、比較結果を温度制御回路３４に加える加熱
装置３５を制御することにより図面に示すような
温度制御を行なう。即ち、電圧Vampが基準電圧
Vrefより低い状態では加熱装置３５を作動させ
て電気音響変換器１７を加熱し、基準電圧Vref
より高くなれば加熱装置３５を非動作として加熱
しないようにする。

尚、第６図Ａ，Ｂにおいては、基準電圧Vref
として温度60℃における直流電圧を設定したが、
電気音響変換器１７の特性や密閉容器１１の形
式、或いは充填される液体１４の種類によつて所
望の値に設定する。この場合、基準電圧Vrefを
ある程度高く設定することにより制御温度域が高
くなり、液体１４がコーン振動板３６に付着した
場合でもこれを蒸発させることができ、電気音響
変換器１７の特性変化を防止できる。

尚、第３図Ｄに示す直流電圧Vlevelを得る手
段としては、VCO２１を300Hz程度の低周波数で
一定時間（例えば２秒間）発振させて、その時の
信号振幅をAC／DC変換器３１により直流信号と
して読み出し、これを平均化回路３２に入力して
これを数回繰り返すことにより直流レベルの平均
値を算出する。または、予め抽出する低周波数を
設定し、掃引信号発生器１８からの鋸歯状波によ
るVCO２１の発振周波数がこの設定した低周波
数と一致したときにトリガ信号を加えてその時の
直流信号を読み出す。

また第５図は電気音響変換器１７の可動線輪１
５から発生する熱による温度を直接検出するよう
にしたものであり、可動線輪１５にサーミスタな
どの温度抵抗素子（図示せず）を熱的に結合し、
これを温度検知器３７に接続して可動線輪１５の
温度に対応した電圧Vampを出力する。

そこでこの電圧Vampと基準電圧Vrefとを第６
図Ｂのようにコンパレータ３３により比較して、
比較結果を温度制御回路３４に加え、加熱装置３
５を制御することにより温度制御を行なう。

〔考案が解決しようとする問題点〕

温度制御手段によつて音響式容積測定装置の温
度変化に対する安定化を図つたかかる装置にあつ
ては、加熱装置を電気音響変換器の可動部の周縁
固定部に取付けているので、加熱装置による熱を
効率よく電気音響変換器の可動部に伝導すること
が難しく、また可動部の液滴除去や電気音響変換
器の温度を安定化するには大電流を必要とすると
共に、きめ細かな温度制御を行なうことができな
い。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案はかかる温度制御手段及び加熱装置を備
える音響式容積測定装置の問題点に鑑み成された
もので、電気音響変換器に対する加熱を効率よく
行ない、液滴付着や周囲温度の変化に対しても影
響を少なくするようにした音響式容積測定装置を
提供することを目的とする。

本考案の音響式容積測定装置は、電気音響変換
器の可動部に薄膜ヒータを貼着し、これを加熱装
置としたものである。

〔考案の実施例〕

以下本考案の実施例を図面と共に説明する。

第１図は本考案に係る加熱装置を示し、図にお
いて電気音響変換器１７の可動部としてドーム振
動板３６と、この振動板３６を支持する周縁部に
設けたエツジ３６ａが設けられている。振動板３
６の表面には、ほぼ全面にわたつてスパツタリン
グや真空蒸着などによつて薄膜状のヒータ３５が
貼着されており、これを加熱装置とする。また薄
膜ヒータ３５の両端の電極３５ａはエツジ３６ａ
を通り、その外周に設けた周縁固定部３６ｂに導
出されている。

かかる構成において、薄膜ヒータ３５により発
生した熱は、一部は空気中に放熱されるが、大部
分は電気音響変換器１７の振動板３６及びエツジ
３６ａの表面を直接加熱する。このときヒータ３
５は振動板３６のほぼ全面に形成されているの
で、振動板表面を均一に昇温することになる。

尚、一般に電気音響変換器の振動板やエツジに
重量が付加されると、その共振周波数が低くな
り、振動ノイズ（外乱ノイズ）の周波数が低域に
存在する場合、信号成分と振動成分（外乱成分）
の周波数が近づき、信号成分のみを分解すること
が困難になるが、本考案に係る薄膜ヒータ３５の
貼着による振動板重量は微少であり、従つて分解
能の悪化により容積測定ができなくなるという不
都合はない。

また、上記実施例では電気音響変換器の振動板
としてドーム型を示したがドーム型、平面型など
のその他の形状の振動板であつてもよく、更に可
動線輪型（動電型）の他の静電型や圧電型などの
電気音響変換器の振動板に適用してもよい。

〔考案の効果〕 以上のように本考案によれば、少ない消費電力
で振動板及びエツジの可動部を効率よく加熱する
ことができ、可動部に付着した液滴を短時間で除
去できる。

また可動部の表面温度のばらつきを少なくし、
安定した共振周波数が得られ、精度のよい容積測
定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ及びｂは本考案に係る音響式容積測定
装置における電気音響変換器の可動部及び加熱装
置をそれぞれ示す側面図及び平面図、第２図は従
来の音響式容積測定装置を示すブロツク図、第３
図Ａ乃至Ｅは第２図に係る装置における各部波形
図、第４図及び第５図はそれぞれ他の従来の音響
式容積測定装置を示すブロツク図、第６図Ａ，Ｂ
はそれぞれ第４図、第５図に係る装置における動
作を説明するための図である。 １１……密閉容器、１５……可動線輪、１７…
…電気音響変換器、３４……温度制御回路、３５
……加熱装置（薄膜ヒータ）、３５ｂ……電極、
３６……振動板、３６ａ……エツジ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 被測定密閉容器に設けられその密閉容器内の容
   積を変化させる電気音響変換器と、この電気音響
   変換器をほぼ連続した周波数の電気信号で駆動す
   る駆動手段と、前記被測定密閉容器内の容積及び
   前記電気音響変換器の定数によつて決まる共振周
   波数を検出する検出手段と、前記電気音響変換器
   の温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知
   手段から検知した温度と基準値とを比較するコン
   パレータと、前記コンパレータからの比較結果に
   より動作する温度制御手段と、前記温度制御手段
   によつて制御され前記電気音響変換器の可動部を
   加熱する加熱装置とを備え、前記検出手段により
   密閉容器内の容積を求めると共に、前記加熱装置
   により電気音響変換器の温度特性を安定化するよ
   うにした音響式容積測定装置であつて、前記加熱
   装置は薄膜ヒータを前記電気音響変換器の可動部
   に貼着するようにしたことを特徴とする音響式容
   積測定装置。