JP2000357015A - 水位計及び水位計を用いた水位制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 浴槽などの水槽へ給水を行う場合に、簡単な
構成で所望の水位を検出する水位計及び水位計を用いた
水位制御装置を得ることを目的とする。 【解決手段】 水槽の底部付近に配置され水位による圧
力を検出する水圧センサ１１と、水位の上昇により浮上
する浮き１４と、水槽の所望の高さに配置され前記浮き
が到達したことを検出するレベルセンサ１２とを有し、
水圧センサにより任意の水位を検出するとともに、満水
レベルの検出においては、レベルセンサの検出結果を優
先して水位を検出することで、温度変化やセンサ自体に
より発生した検出誤差を補正する機能をも有する高精度
で故障の少ない水位計を簡単な構成で得ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水槽あるいは浴槽など
に給水する際に用い、給水が所望の水位に達したことを
検出する水位計及び水位計を用いた水位制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、大小各種の水槽で水位を測定し
たり、給水量を制御する装置は、要素技術に共通すると
ころが多いが、その目的や方法は多岐にわたっている。
浴槽に利用される例として、例えば、大型の浴槽をいく
つも備えているような浴場施設においては、給湯を行っ
て所望の水位で停止させることはもとより、利用者の増
減に伴って変動する水位を検出し、自動的に給水を制御
する装置が求められる。一方、家庭の浴槽においては、
満水を警報タイマー等で知らせる簡単なタイプから、最
新の自動給湯システムのような高級なタイプまで種々利
用されているが、前者では、そのブザー音を聞き逃す
と、水を溢れさせるなど無駄にすることが多く、また、
後者は、まだまだ高価で一般的に普及しているとは言え
ないため、安価でかつ簡単な装置で、所望の水位を検出
し、給水を制御する装置への要求が高い。

【０００３】例えば、浴槽に簡単に取付けて満水を知ら
せるものとして、特開平７−７１９９６公報には、浴槽
の壁面に取付けて満水になったことをブザー等で知らせ
る装置であって、一対の裸電極を離れた位置に設けて、
満水になって両電極が水没し導通することで検出する方
法や、あるいはフロートスイッチや水圧が一定値を超え
ると作動する圧力スイッチなどを用いる方法が開示され
ている。また、実開昭６３−６７９３０公報には、水圧
センサとフロートを密着させて単一ユニットとし、固定
部材で所定の位置に設置し、フロートが液面から受ける
浮力で水圧センサの下部受圧面を押し上げて液面を検出
する装置が開示されている。

【０００４】また、水位を検出して給水を制御するもの
としては、特開平９−２８５７１公報には、自動給茶機
のタンク内の冷・温水の消費を検出して補給する装置で
あって、フロートセンサや水圧センサ、あるいはレーザ
センサや超音波センサのいずれかを用いて、水位が下限
に達したことを検出すると給水を開始し、上限に達した
ことを検出すると給水を停止する方法が開示されてい
る。また、特開平９−１３４４３では、ビル等に設置さ
れる貯水槽の水位を検出して給水を自動的に制御する装
置であって、長さの異なる複数の電極棒からなるセンサ
を、異なる水深に電極棒の端が来るように設置し、水に
接触している電極棒にのみ電流が流れることを利用して
貯水槽内の水位を検出し給水弁を制御する方法が開示さ
れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】特開平７−７１９９６
公報や、実開昭６３−６７９３０公報は、あらかじめ設
定した満水レベルのみを検出する方法であって、用いら
れた各種センサが定位置を検出してオンオフする構成に
なっているため、必要に応じて満水レベル以外の任意の
水位を検出したい場合には利用することができない。ま
た、満水レベルの検出方法においても、特開平７−７１
９９６公報の一対の裸電極を用いる検出方法では、電極
間を水中で導通させるため、電極の腐食あるいは析出が
生じ易く、電極の早期劣化を招く上に、水滴が裸電極上
に飛散すると誤動作する不具合を生じる。また、一定の
水圧でオンオフする圧力スイッチを用いた検出方法で
は、水や外気の温度変化で水の比重が変化すると、同じ
水圧でも水位が変化するので、水位を一定に保つことが
できない。また、フロートスイッチを用いて水位の変動
を機械的に検出する方法では、接点の切換が繰り返され
るため耐久性に課題がある。また、実開昭６３−６７９
３０公報では、フロートと水圧センサをはじめから密着
させているため、水面に対するフロートの角度が傾く
と、水圧センサの受圧面に効率よく浮力が伝わらないな
ど、検出結果が安定しない構造であり、実用化レベルに
達しているとはいえない。

【０００６】また、特開平９−２８５７１公報や、特開
平９−１３４４３公報は、水位を検出し、給水の制御を
行う構成ではあるが、任意の水位に制御できる装置とし
て利用するには、構造が複雑化するという課題がある。
特開平９−２８５７１公報に開示されている方法では、
水位の上限と下限の二値のみを検出する構成であるた
め、センサが検出水位に対応する二箇所にあらかじめ配
置されるか、あるいは、上限・下限の二値でオンオフを
切換えるように設定されており、給水する水位を自由に
変えるにはセンサの数を増やしたり、設定を複雑化させ
る必要があり実用的ではない。また、特開平９−１３４
４３公報に開示されている方法は、電極棒を常時水中で
通電し水位を検出しているため、人が通電している水に
接触すると人体への影響が心配される上、電極の腐食や
析出が生じ易く早期劣化を招く。さらに、検出したい水
位に合わせて多数の電極棒が必要となり、任意の水位を
設定するには実用的な方法とは言えない。

【０００７】本発明は、このような諸問題を考慮してな
されたもので、浴槽などの水槽へ給水を行う場合に、簡
単な構成で任意の水位を検出でき、しかも所望の満水レ
ベルの検出においては、温度変化やセンサ自体により発
生した検出誤差を補正する機能をも有する水位計を提供
することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明にかかる水位計及び水位計を用いた水位制御
装置は次のような手段を採用する。

【０００９】すなわち請求項１では、水槽の底部付近に
配置され水位による圧力を検出する水圧センサと、水位
の上昇により浮上する浮きと、水槽の所望の高さに配置
され前記浮きが到達したことを検出するレベルセンサと
を有し、前記所望の高さの水位の検出において、水圧セ
ンサの検出結果とレベルセンサの検出結果が異なった場
合に、レベルセンサの検出結果を優先して水位を検出す
ることを特徴とするものである。

【００１０】この手段では、水槽に給水し徐々に水位が
上昇すると、それに伴い水槽の底部にかかる水圧が増大
することを利用し、水圧センサを水槽の底部付近に配置
することで、水槽内に貯まった水の圧力を受圧して水位
の検出を行うため、任意の水位が検出できる。水圧セン
サでの検出値はその配置した高さと水槽の底面との水圧
の差分を補正できるため、必ずしも水槽の底面に設置す
る必要はない。また、水圧センサは、機械的動作部分が
なく耐久性に優れているうえ、水中に電気を流す必要も
ないため安全性も高い。一方、レベルセンサは、水位の
上昇に伴って浮きが液面とともに浮上しレベルセンサに
到達することを利用して、満水レベルの定位置の検出を
行うもので、安価でかつ簡単な構造である。水圧センサ
はレベルセンサと比べて、センサ自体が持つ誤差やある
いは温度変化による水の比重の変動による水圧の変化等
で、水位の検出にずれを生じる可能性があるため、水槽
の満水レベルの検出においては、レベルセンサの検出結
果を優先することで、水位が満水レベルを超えることを
防止する。満水レベル以下の任意の水位の検出において
はレベルセンサは作動しないため、レベルセンサの作動
回数を減らすことができ、長寿命化が図れる。

【００１１】また、請求項２では、水圧センサが発生し
た電圧をパルス数に変換して出力することを特徴とする
ものである。

【００１２】この手段では、水圧センサが検出する水位
が数値化されるため、任意の水位の設定や、給水途中の
水位の表示を容易にする。

【００１３】また、請求項３では、浮きとレベルセンサ
は円筒管の内部に配置され、浮きは円筒管内を浮上し、
センサに到達すると停止することを特徴とするものであ
る。

【００１４】この手段では、浮きは、水位の上昇ととも
に円筒管に沿ってその内部を垂直に上昇するため、位置
がずれたり、途中で停止することがなく、円筒管の上方
の満水レベルに配置されたレベルセンサに確実に到達す
る。また、円筒管内に配置することで、波動の影響など
による誤動作を防止する。

【００１５】また、請求項４では、レベルセンサはセン
サ移動手段により高さ調整し、所望の水位に配置するこ
とを特徴とするものである。

【００１６】この手段では、浴槽や水槽が変わった場合
や、あるいは使用者の好みや季節により満水レベルを変
更させたい場合に、満水レベルを自由に変更できる。

【００１７】また、請求項５では、レベルセンサがフロ
ートセンサであることを特徴とするものである。

【００１８】この手段では、簡単な構成で浮きの到達を
検出する。

【００１９】また、請求項６では、請求項１から５のい
ずれかに記載の水位計と、任意の設定水位を入力する水
位設定部と、検出した水位を表示する表示部と、前記水
圧センサとレベルセンサと水位設定部の結果に基づいて
給水の制御を決定する給水制御部とから構成されること
を特徴とするものである。

【００２０】この手段では、任意の水位を設定して入力
し、給水量が設定した値に達したら、自動的に給水の制
御を行うことができる水位制御装置を安価でかつ簡単な
構成で実現する。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の基本的形態を図に
基づいて説明する。図１は水位計を浴槽の外側に設置し
た状態を示す概略図で、図２は水位計の縦断面図、図３
は図２のＡ−Ａ線で切断した概略斜視図である。

【００２２】実施の形態（１）の水位計１は、浴槽の底
部付近に設置される水圧センサ１１や円筒管１３の内部
に配置されたレベルセンサ１２及び浮き１４等の部品
が、外径約７０ｍｍ、高さ約５００ｍｍの略々パイプ状
のハウジング１５の内部に納められており、場所を取ら
ない形状を呈している。浴槽２の底部付近にあらかじめ
設けられた導入口２０１は、連通パイプ２０２によって
水位計１のキャップ部１８に接着等で接続され、浴槽内
の水は連通パイプ２０２を介して水位計１に流れ込むよ
う構成されている。水位計１の下部付近に設けられた取
水口１６、１７は、それぞれ水圧センサ１１と円筒管１
３に繋がり、浴槽の水位と連動して水位計１の内部の検
出部分が速やかに浸水する。浴槽への給水を開始する
と、水位計１による計測が開始される。まず、水圧セン
サ１１が水圧を受圧し、検出される電圧が徐々に高くな
る。水圧センサ１１を浴槽底部と同一の高さに配置しな
い場合は、浴槽の底部と水圧センサ１１の位置での水圧
の差分を補正することができる。なお本発明で使用した
水圧センサは、水圧を受けて０．５〜３．５Ｖ程度の範
囲で電圧を発生するが、この電圧範囲に限定するもので
はなく、また、水中に電気が流れることはない。一方、
浮き１４は水面４の上昇により内径約１０ｍｍの略々パ
イプ状の円筒管１３の内壁に沿って浮上する。レベルセ
ンサ１２としては、フロートセンサのような簡単な構造
のセンサが好ましく、センサ移動手段１９によってあら
かじめ所望の満水レベル３の位置に高さが調整されてお
り、レベルセンサ１２が浮き１４を検出することで、浴
槽内の水位が満水レベル３に達したことを検出する。

【００２３】次に、図４は実施の形態（２）として、本
発明の水位計を用いた水位制御装置の構成及び動作を示
すブロック図で、基本的形態を発展させたものである。
水位検出部２０は、水圧センサ１１とＶＦ変換器２１と
補正手段２２とラッチ表示手段２３を有しており、水圧
センサ１１の発生する電圧をＶＦ変換器２１でパルス数
に変換した後、水圧センサ１１の配置した高さに起因す
る水圧の検出値のずれを補正手段２２で補正し、浴槽内
の現在の水位を示す値をラッチ表示手段２３により出力
する働きをする。次に表示部５０では水位検出部２０の
ラッチ表示手段２３の出力を受けて、上昇する水位を表
示パネル５２に随時表示するが、必要に応じて後述の修
正手段５１により表示の値を修正することもある。一
方、水位設定部４０では、制御を行うための任意の水位
の設定を行う。水位検出部２０の出力するパルス数に対
応させて、例えば、満水レベルを「１００」として浴槽
の水位を「０」〜「１００」の値に設定すると、任意の
水位として「０」〜「１００」の間の所望の値の入力
を、水位設定手段４１で簡単に行うことができる。ま
た、満水検出部３０では、レベルセンサ１２によって満
水レベル３を検出したか否かの結果を出力する。叙述の
ように、設定及び計測された結果、すなわち水位検出部
２０、満水検出部３０、及び水位設定部４０の出力は、
給水制御部６０のコンパレータ６１に入力され、それぞ
れのデータに基づいて給水制御手段６３は給水の停止及
び開始指令等の所望の動作の必要性を判断し、出力端子
７０を介して給水ポンプ等に指令を出力する。

【００２４】実施の形態（２）の水位制御装置１００を
用いて、満水レベル３の検出を行う場合は、満水検出部
３０のレベルセンサ１２を満水レベル３の高さにあらか
じめ調整する。給水により水位が満水レベル３に到達す
ると、満水検出部３０から満水レベル３を検出した信号
が給水制御部６０のコンパレータ６１に入力される。一
方、水位検出部２０においても満水レベル３を意味する
検出結果がコンパレータ６１に出力されるが、水温の変
化等による水圧の変動やあるいは水圧センサ自体の誤差
で、水位検出部２０では結果にずれを生じる場合がある
ため、満水レベル３の検出においては、絶対的な定位置
の検出である満水検出部３０の検出結果を優先するよう
給水制御部６０を設定しておくことで、水位が満水レベ
ル３を超過することを防止できる。実際に水位検出部２
０と満水検出部３０の結果に差異が生じ、満水検出部３
０が満水レベル３を検出しているにもかかわらず、水位
検出部２０の結果を受けた表示部５０が例えば水位を
「９５」と表示するような場合には、修正手段５１によ
り表示部の結果を満水レベルを意味する「１００」に補
正する。これにより、水位検出部２０の誤差は満水レベ
ル３の検出の度に修正されることになり、誤差が増大す
ることを防ぐことができる。

【００２５】次に、実施の形態（３）として、実施の形
態（２）の水位制御装置１００を浴槽に設置し、下限値
を設定して給水の制御を行う場合の動作を、図５のフロ
ーチャートに従って説明する。給水における下限値の入
力は、例えば浴場施設などで、給水の制御を行う場合な
どに用いられるものであって、利用者が多量に水を消費
する等で水位が下限値に達するまで低下すると水の補給
を開始し、水位が満水レベルに達すると給水を停止する
よう構成した例である。まず、水位計１は図１に示すよ
うに浴槽の外部にあらかじめ設置されている。次に、レ
ベルセンサ１２の高さをセンサ移動手段１９を用いて調
整する（ステップ０１）。この調整は、一度浴槽に合わ
せて満水レベル３を決めてしまうと毎回行う必要はない
が、季節や目的に合わせて変更したい場合には容易に変
更できる。次に、水位設定部４０に所望の水位として、
下限値を入力する（ステップ０２）。入力する値は満水
レベル３を最大値とした任意の値で、下限値としてａを
入力する。設定が終了すると、浴槽への給水を開始し、
同時に水位ｘの計測を開始する（ステップ０３）。水位
が上昇し、水位検出部２０の結果が表示パネルに随時表
示される。浮き１４がレベルセンサ１２に到達し満水検
出部３０が満水レベル３を検出するまで給水は続けられ
（ステップ０４）、満水レベル３が検出されると給水制
御部６０が給水を停止する指令を出力する（ステップ０
５）。浴槽の水位は使用状況により変動するため、常に
給水制御部６０において水位検出部２０の結果と水位設
定部４０の値が比較されており（ステップ０６）、水位
が低下し水位検出部２０の結果が下限値に一致した場合
（ｘ＝ａ）には、給水制御部６０が再び給水開始指令を
出力し、再び満水レベル３に達するまで給水を行う（ス
テップ０７）。下限値に一致しない（ｘ≠ａ）場合に
は、終了するまで計測を続ける（ステップ０８）。な
お、実施の形態（３）では、下限値を一箇所設定し、検
出結果による制御の指令を給水ポンプに出力するよう構
成しているが、これに限定するものではなく、例えば下
限値を二箇所設定し、水位がもう一箇所の下限値に達す
ると、浴槽の水の循環を停止させる指令を出す等の機能
を追加することもできる。さらに、上限値を設定し、満
水レベル以外でも必要に応じて給水を停止させるよう制
御することも可能で、任意の水位の検出により種々の設
定値と制御を組合せることができるものである。

【００２６】本発明の実施の形態（４）として実施の形
態（３）の本発明の水位計を用いた水位制御装置を複数
の浴槽に用いた場合を示す。図６は実施の形態（４）の
概念図である。前述の水位制御装置１００の水位設定部
４０、表示部５０及び給水制御部６０は、必ずしも浴槽
に近設する必要はなく、浴槽とは離れた場所で図６に示
すようにＡ〜ｎまでの複数の浴槽を集中管理するよう構
成することもできる。

【００２７】次に、実施の形態（５）として、家庭用の
浴槽に本発明の水位計１を用いた場合を図を用いて説明
する。図７は、水位計１を浴槽の内側に設置した状態を
示す概観図である。図７に示す水位計１は、家庭用の浴
槽２の内側に立設したもので図に示されていないがキャ
ップ部１８の一部に浴槽の水が浸入する形状が設けられ
ており、給水と同時に水位計１の内部も速やかに浸水す
る。水位計１を浴槽の内部に設置する場合は、図１に示
した浴槽の外側に設置する場合とは異なり、浴槽に導入
口を設ける必要もなく、また前述したように場所を取ら
ないコンパクトな形状を呈しているため、浴槽内の片隅
に立設しても浴槽の使用の妨げにならず、必要に応じて
簡単に取り出すこともできる。さらに、家庭用の浴槽向
けとしては多種類の制御を必要としないので、浴場施設
に用いられるような実施の形態（３）と比べて、より簡
単に給水制御部６０を構成することができる。また、家
庭での使用においても、水位設定部４０、表示部５０、
及び給水制御部６０を浴槽から離れた、例えば台所など
に設置することで、他の家事の合間に浴槽の給水を管理
することができ、浴槽の給水に要する手間を大幅に削減
することができるものである。

【００２８】なお、本発明の実施の形態として浴槽を例
に説明したが、プールをはじめとするほかの水槽に利用
してもよい。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、水槽の底部付近に配置
され水位による圧力を検出する水圧センサと、水位の上
昇により浮上する浮きと、水槽の満水レベルの高さに配
置され前記浮きが到達したことを検出するレベルセンサ
とからなる簡単な構成で、浴槽などの水槽へ給水を行う
場合に、高精度に任意の水位を検出し、しかも満水レベ
ルの検出においては、温度変化やセンサ自体により発生
した検出誤差を修正する機能をも有する高性能・低価格
で故障の少ない水位計及び水位計を用いた水位制御装置
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態（１）の水位計の設置を示
す概略図である。

【図２】本発明の実施の形態（１）の水位計の断面図で
ある。

【図３】図２のＡ−Ａ線で切断した概略斜視図である。

【図４】本発明の実施の形態（２）に係る水位計を用い
た水位制御装置のブロック図である。

【図５】本発明の実施の形態（３）に係る水位計を用い
た水位制御装置のフローチャートである。

【図６】本発明の実施の形態（４）に係る水位計を用い
た水位制御装置の概念図である。

【図７】本発明の実施の形態（５）の水位計の設置を示
す概略図である。

【符号の説明】

１ 水位計 ２ 浴槽 ３ 満水レベル ４ 水位 １１ 水圧センサ １２ レベルセンサ １３ 円筒管 １４ 浮き １５ ハウジング １６、１７ 取水口 １８ キャップ部 １９ センサ移動手段 ２０ 水位検出部 ２１ ＶＦ変換器 ２２ 補正手段 ２３ ラッチ表示手段 ３０ 満水検出部 ４０ 水位設定部 ４１ 水位設定手段 ５０ 表示部 ５１ 修正手段 ５２ 表示パネル ６０ 給水制御部 ６１ コンパレータ ６２ 給水制御手段 ７０ 出力端子 １００ 水位制御装置 ２０１ 導入口 ２０２ 連通パイプ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水槽の底部付近に配置され水位による圧
   力を検出する水圧センサと、水位の上昇により浮上する
   浮きと、水槽の所望の高さに配置され前記浮きが到達し
   たことを検出するレベルセンサとを有し、前記所望の高
   さの水位の検出において、水圧センサの検出結果とレベ
   ルセンサの検出結果が異なった場合に、レベルセンサの
   検出結果を優先して水位を検出することを特徴とする水
   位計。
2. 【請求項２】 水圧センサが発生した電圧をパルス数に
   変換して出力することを特徴とする請求項１に記載の水
   位計。
3. 【請求項３】 浮きとレベルセンサは円筒管の内部に配
   置され、浮きは円筒管内を浮上し、センサに到達すると
   停止することを特徴とする請求項１に記載の水位計。
4. 【請求項４】 レベルセンサはセンサ移動手段により高
   さ調整し、所望の水位に配置することを特徴とする請求
   項１または３に記載の水位計。
5. 【請求項５】 レベルセンサがフロートセンサであるこ
   とを特徴とする請求項１、３、４のいずれかに記載の水
   位計。
6. 【請求項６】 請求項１から５のいずれかに記載の水位
   計と、任意の設定水位を入力する水位設定部と、検出し
   た水位を表示する表示部と、前記水圧センサとレベルセ
   ンサと水位設定部の結果に基づいて給水の制御を決定す
   る給水制御部とから構成されることを特徴とする水位制
   御装置。