| 【発明の名称】 |
液面レベル検知装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】濱田 憲司
【氏名】片岡 利充
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| 【要約】 |
【課題】液容器の液面レベルを超音波の反射時間で検知する場合の検知精度を向上することである。
【解決手段】超音波センサー１８を液面上方の液容器３の一部に取付けてなる液面レベル検知装置において、上記超音波センサー１８を液容器３を構成する合成樹脂製の上面壁１７の上面に取付けた構成とした。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 液容器の液面上方に超音波の送信及び受信を行う超音波センサーを取付け、超音波が液面で反射して戻るまでの時間を換算して液面のレベル検知を行うようにした液面レベル検知装置において、上述超音波センサーを液容器の一部を構成する合成樹脂部材の上面に取付けたことを特徴とする液面レベル検知装置。
【請求項２】 上記の液容器がポットであり、上記の合成樹脂がポリプロピレン又はＡＢＳ樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の液面レベル検知装置。
【請求項３】 上記の超音波センサーが上記液容器と連通した水位管、揚水管等の連通管の上方に取付けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載の液面レベル検知装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電気ポット等の液容器の液面レベル検知装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電気ポットの水位を検知するために、水面の上方から、或いは水中から水面に向けて超音波を送信すると共に水面において反射した超音波の反射波を受信し、送受信間の時間を換算することにより、水位を検知することが従来から行われている。
【０００３】図５は電気ポットにおける従来の水位検知装置の諸例を便宜上１枚の図面上に示したものであり、その第１の手段は、送受信併用タイプの超音波センサー１８を蓋２の裏面に取付け、液容器３の上方から水面Ｗに向けて超音波を送信するようにしたものである。
【０００４】第２の手段は液容器３の底面に超音波センサー１８を取付け、超音波を水中から水面Ｗに向けて送信するようにしたものである。第３の手段は液容器３と連通した揚水管６の下部に超音波センサー１８を取付け、超音波を水中から揚水管６の水面Ｗに向けて送信するようにしたものである。第４の手段は、揚水管６の上方の液通路下面に超音波センサー１８を取付け、超音波を揚水管６の上方から水面に向けて発射するようにしたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記第１の手段は、蓋を開けたときは検知ができない不便があると共に、超音波センサー１８が高湿の雰囲気にさらされる問題がある。また、第２の手段は超音波センサー１８の近傍にヒーター４が存在するため、その熱の影響を受けやすい問題がある。更に、第３の手段は径の小さい揚水管６の下端部へ超音波センサー１８を取付ける作業が困難である問題がある。
【０００６】また、第４の手段は前記の第１の手段と同様に超音波が空気中に発射するので、水中に発射する第２、第３の手段に比べ検知精度が低い問題がある。即ち、空気中に発射された超音波は、水中に発射された場合に比べて拡散しやすい傾向があり、そのため残響が長いと共に、様々な場所からの反射波が混ざり合うため雑音が多くなり、検知精度が低下する。このことは、水に比べ空気の固有音響インピーダンスが超音波センサー１８の固有音響インピーダンスの大きさと比べ大差があることからもいえることである。
【０００７】そこで、この発明は湿度の影響やヒーターの熱的影響を受けることがなく、取付けも容易であり、しかも検知精度を上げることを第１の課題とし、これに加えて蓋の開閉の影響を受けないようにすることを第２の課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の第１の課題を解決するために、この発明は、液容器の液面上方に超音波の送信及び受信を行う超音波センサーを取付け、超音波が液面で反射して戻るまでの時間を換算して液面のレベル検知を行うようにした液面レベル検知装置において、上述超音波センサーを液容器の一部を構成する合成樹脂部材の上面に取付けた構成としたものである。
【０００９】なお、上記の液容器がポットであり、上記の合成樹脂がポリプロピレン又はＡＢＳ樹脂である構成をとることができる。
【００１０】また、第２の課題を解決するために、上記の構成における上記の超音波センサーが上記液容器と連通した水位管、揚水管等の連通管の上方に取付けられた構成を採用した。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１は、この発明を適用する液容器の一例としての電気ポットの概要を示すものである。この電気ポットは、外装体１上に蓋２を取付けると共に、内部に液容器３を収納固定し、その液容器３の底面にヒーター４を装着している。また、液容器３の底面に継手チューブ５を介して水位管を兼用した揚水管６が連通される。揚水管６は外装体１の水位窓７に沿って立上がっており、その上端は継手１１を介して吐出通路８に接続され、吐出通路８の先端に吐出口９が設けられる。この揚水管６に代えて、水位検知用に設けた専用の連通管を用いることができる。なお、外装体１に吐出スイッチ１２、水位表示部１３が設けられる。
【００１２】図２（ａ）は上記の吐出通路８の内部を示すものであり、図示のように、揚水管６の上端が継手１１を介して吐出通路８の接続口１４に接続される。吐出通路８の途中に弁室１５が設けられ、その弁室１５に安全弁１６が収納される。
【００１３】上記の接続口１４の直上の吐出通路８の上面壁１７の上面に送受信併用タイプの超音波センサー１８が密着され、そのまわりにエポキシ系の接着剤１９を塗布して上面壁１７に接着している。超音波センサー１８のリード線２１はマイコン２２に接続される。
【００１４】図３は上記マイコン２２のフローチャートであり、ステップ１で吐出スイッチ１２がＯＮでない（ＯＦＦである）ときは、ステップ２で水位検知モードに入り、超音波の送信と受信を行い、ステップ３で送信から受信までの時間を水位に換算し、ステップ４で水位表示部１３の水位表示を行う。以下、ステップ５で電源がＯＦＦでないならば上記のステップを繰返し、電源がＯＦＦになるとフローを終了する。
【００１５】なお、ステップ６で吐出スイッチ１２がＯＮになると、水位検知モードを一時停止し、ステップ４でその旨の表示を行なう。
【００１６】図２（ｂ）、（ｃ）は超音波センサー１８の取付け方の他の例を示すものであり、図２（ｂ）は前記の上面壁１７の上面に取付けたケース２３の内部に超音波センサー１８を収納し、その超音波センサー１８の上面とケース２３上面との間にコイルばね２４を介在し、超音波センサー１８を上面壁１７に押し付けて密着させるようにしたものである。
【００１７】図２（ｃ）は、両面粘着テープ２５により超音波センサー１８を接合し、更にエポキシ系の接着剤１９を塗布して接合強度を高めたものである。
【００１８】なお、上記のいずれの場合も、吐出通路８の上面壁１７はポリプロピレン又はＡＢＳ樹脂が用いられる。
【００１９】図２（ａ）〜（ｃ）において、超音波センサー１８が駆動されると、２００ｋＨｚの超音波が上面壁１７を介して空中を伝播し、揚水管６中の水面Ｗに反射して超音波センサー１８に受信される。
【００２０】図４（ａ）は、それぞれ超音波のスタート信号の波形２６、超音波受信部の波形２７、送信開始から反射波受信までの計時信号の波形２８を示すものである。超音波受信部の波形２７は、実際は２００ｋＨｚの交流波形を示すが、マイコン２２での取扱いが容易なようにＨ（Ｈｉｇｈ）、Ｌ（Ｌｏｗ）信号に処理したものである。この波形２７のうち符号２９で示す部分は残響であり、３１が反射波である。残響２９と反射波３１を明確に区別することができる。
【００２１】図４（ｂ）は上記と比較するために超音波センサー１８を上面壁１７の下面に取付け超音波を直接空気中に送信した場合の同様の波形を示す。
【００２２】この場合の受信部の波形２７は、残響といくつかの反射波が混合した波形となって、残響と反射波及び水面からの反射波と他の部分からの反射波の区別がつきにくい。
【００２３】図４（ａ）と同（ｂ）を比較すると、図４（ａ）の方、即ち超音波センサー１８を上面壁１７の上面に取付けた方が水位の検知精度が高いことがわかる。これは上面壁１７が超音波の伝播上の整合層として作用している結果であると考えられる。
【００２４】なお、上面壁１７の厚さは超音波の波長の１／４波長（約０．４ｍｍ）又はその奇数倍に選定することが検知精度を上げるうえで望ましい。また、上面壁１７を２枚以上重ねることは検知精度を低下させるので好ましくないが、図２（ｃ）の両面粘着テープ２５は極めて薄い（約０．１ｍｍ）ため検知精度に影響を与えない。
【００２５】以上の各実施形態は、電気ポットについて述べたが、この発明は電気ポットに限らず、水その他の液を収納する各種液容器の液面レベルを検知する場合に適用することができる。
【００２６】
【発明の効果】以上のように、この発明は超音波センサーを合成樹脂製の部材の上面に取付け、その下方の水面に対して超音波を送信するようにしたので、上記の部材が整合層の作用をなし、液面の検知精度が向上する効果があり、またその合成樹脂製部材の存在により、超音波センサーが湿気の影響を受けることを防止することができる。
【００２７】また、上記の超音波センサーを液容器と連通した水位管、揚水管等の連通管の上方において、前記の上面壁のごとき合成樹脂の部材の上面に取付けることにより、蓋の開閉に影響されることなく液レベルの検知を行うことができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００２４７３
【氏名又は名称】象印マホービン株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）１０月８日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 文二 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１１３７４６ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）４月２７日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−２７６０７３ |
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