JP2003294516A - 液体検出装置及びそれを用いた模型飛行機の液体燃料検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】容器内の液体の有無を正確に検出することがで
きる液体検出装置を提供する。 【解決手段】断面が円形状の容器２０に向けて発光する
発光手段３０と、前記発光手段３０により発光された光
を受光し、光量に応じた信号を出力する受光手段４０
と、前記受光手段４０の出力した信号を液体有無検出信
号に変換する判定手段５０と、前記判定手段５０からの
液体有無検出信号を受信し、外部に警告信号を発信する
警告手段６０とからなる液体検出装置であって、前記受
光手段４０が、前記発光手段３０により発光され容器２
０を透過した光を受光することにより、前記容器２０内
に存在する液体の有無を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体検出装置に関
し、詳しくは、透過光を用いて容器内に存在する液体の
有無を検出する液体検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液体の有無を検出するための装置
に関するものとしては、例えば、特開平９−１０１１９
０号公報、特開平９−１４５６０４号公報等がある。特
開平９−１０１１９０号公報には、発光ダイオードとフ
ォトトランジスタ間の光路中における液体の存在の有無
に応じて前記フォトトランジスタのコレクタ電極から対
応する検出信号を出力する液面検出器において、前記フ
ォトトランジスタのコレクタ電極と発光ダイオードのア
ノードとの間に発光ダイオードが順方向に接続されてい
ることを特徴とする液面検出器が、石油ファンヒータ等
の湯受皿内の灯油等の液面を検出するために用いること
ができる旨が開示されている。

【０００３】一方、特開平９−１４５６０４号公報に
は、発光手段と、受光手段と、判別手段とからなる液体
付着検出装置において、前記発光手段から受光手段まで
の光路上に屈折率に対する変動が大きい光の一方向成分
を透過させる変更手段を配設したことを特徴とする液体
検出装置が、ガラスに付着した液滴の検出に有用である
旨が記載されている。これらの従来技術は、いずれもタ
ンク内にある燃料（液体）の液面の位置を、光の反射に
より検出する方法（反射型レベルセンサー）であり、大
型のタンクには向いているが、模型飛行機などに用いら
れている小型のタンクや、タンクを持たないもの（チュ
ーブがそのままタンクになったようなもの）では、液面
が小さすぎるため、感度が悪く、適用が困難であった。

【０００４】

【本発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来
技術の問題を解決し、断面が円形状の容器中に存在する
液体の有無を正確に検出する液体検出装置を提供するこ
とを目的とする。特に、模型飛行機の操縦中における燃
料の完全消費前に、操縦者に残存燃料がわずかになった
ことを報知し、模型飛行機の落下を未然に防止する装置
を提供することを目的とする。さらに、本発明の他の目
的は、医療用点滴液の完全消費前に、残存液がわずかに
なったことを報知し、点滴液の補充を効率よく行うこと
ができる装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意検討の
結果、従来の反射型レベルセンサーに代えて、断面が円
形状の容器に存在する液体の有無を、レンズ効果を有す
る透過光を利用して検出することにより、存在する液体
の有無を感度良く検出できる液体検出装置を提供するも
のである。

【０００６】すなわち、請求項１に記載の液体検出装置
は、断面が円形状の容器に向けて発光する発光手段と、
前記発光手段により発光された光を受光し、光量に応じ
た信号を出力する受光手段と、前記受光手段の出力した
信号を液体有無検出信号に変換する判定手段と、前記判
定手段からの液体有無検出信号を受信し、外部に警告信
号を発信する警告手段とからなる液体検出装置であっ
て、前記受光手段が、前記発光手段により発光され容器
を透過した光を受光することにより、前記容器内に存在
する液体の有無を検出することを特徴とする。

【０００７】請求項２に記載の模型飛行機の液体燃料検
出装置は、請求項１の液体検出装置を用いた模型飛行機
の燃料の有無を検出する装置であって、前記容器がメイ
ンタンクとサブタンクとを接続する接続部であることを
特徴とする。

【０００８】請求項３に記載の点滴液検出装置は、請求
項１の液体検出装置を用いた医療用点滴液の有無を検出
する装置であって、前記容器が輸液ボトルの排出口に接
続された接続部であることを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、本発明の好適な実施の形態
を図面に基づいて説明する。図１は本発明の液体検出装
置の概略を示すブロック図であり、図２は本発明の液体
検出装置の発光手段及び受光手段の取り付け形態を示す
斜視図であり、図３は本発明の液体検出装置の回路を示
す概略説明図である。

【００１０】図１において、本発明の液体検出装置は、
断面が円形状の容器２０に対向して設けられた透明窓２
１，２２の外側に、透明窓２１に向けて光を発光する発
光手段３０が設けられており、透明窓２２を透過してき
た光を受光する受光手段４０が対向して設けられてい
る。これらの発光手段３０、透明窓２１、透明窓２２、
受光手段４０は一直線上に配設されている。なお、本発
明でいう断面が円形状とは、容器２０を垂直に設置した
場合において、発光手段３０、透明窓２１、透明窓２
２、受光手段４０を結ぶ直線を含む容器の水平断面が円
形状であることをいい、例えば円筒状容器であれば、上
下の蓋、底面が円形状であることをいう。また、円形状
とは、真円である場合のみでなく、楕円、多角形等の、
円の変形も含む意味で用いる。また、容器２０は、上下
が開放されている形態のもの、例えばパイプであっても
よい。また、容器２０内の液体は静止状態にあるもの、
流動状態にあるものを問わない。なお、透明窓２１，２
２は、容器２０に部分的に設けられていても、容器全体
が透明体であってもよい。ここでいう透明とは、発光手
段３０と受光手段４０との間で光信号のやりとりができ
ればよいのでいわゆる半透明も含む概念である。

【００１１】透明窓２１に向けて発光手段３０から発光
された光は、透明窓２２を透過し受光手段４０で受光さ
れ、受光手段４０によって受光した強さに応じた液体検
出信号に変換される。判定手段５０は、受光手段４０か
ら出力された液体検出信号を、デジタル変換し警告手段
６０に出力する。判定手段５０には、受光手段４０から
の出力を基準電圧と比較するためのコンパレータ５１，
所定時間の信号を要求する単安定マルチバイブレータ５
２が内部に設けられている。

【００１２】警告手段６０は、判定手段５０からのデジ
タル出力により、無線信号を用いて外部機器への送信を
行ったり、光（例えばフラッシュランプ）や音で外部へ
の報知を行う。また、本発明の液体検出装置は、発光手
段３０、受光手段４０、判定手段５０、警告手段６０等
へ電力を供給する主電源７０が設けられている。なお、
消費電力が大きい警告手段駆動用として副電源８０を設
けることもできる。

【００１３】本発明の好ましい実施の形態を図１〜図３
を用いて以下に示す。発光手段３０及び受光手段４０
は、図２に示すように、容器２０の透明窓２１，２２に
それぞれ対向して取り付けられている。発光手段３０及
び受光手段４０としての好ましい形態としては、発光手
段としては発光ダイオード、受光手段としてはフォトト
ランジスタを組み合わせたカップリング部品であるフォ
トインタラプタなどが挙げられる。フォトインタラプタ
３５は、図２に示すように、容器２０の外側面を挟むよ
うにして、発光手段３０及び受光手段４０が対向するよ
うに配設されている。なお、発光手段としては、発光ダ
イオードの他、スポット光、ＬＥＤなどの微小光源など
も適宜用いることができる。

【００１４】図３に示すように、受光手段４０内に設け
られたフォトトランジスタ４１は、発光手段３０内に設
けられた発光ダイオード３１が放射した光を透明窓２２
を介して受光し、受光量（受光強さ）に応じてエミッタ
電極４２によるエミッタ電圧（コレクタ電圧）を変化さ
せる。エミッタ電極４２の電圧変化は判定手段５０内に
設けられているコンパレータ５１に接続されている。

【００１５】容器２０内に液体がある場合には、発光ダ
イオード６２の発光する光は、断面が円形状の容器に存
在する液体のレンズ効果でスポット光となってその光度
が増幅されて受光手段４０で検出され、フォトトランジ
スタ４１はエミッタ電極４２に高いエミッタ電圧を出力
する。これに対して、容器２０内に液体がない場合に
は、発光手段３０が発光する光は、レンズ効果を受けず
に受光手段４０で検出される。このため、受光手段４０
内に設けられたフォトトランジスタ４１のエミッタ電圧
は増幅されずに低いままである。

【００１６】判定手段５０は、受光手段４０から出力さ
れたエミッタ電圧の変化を判定する。判定手段５０内に
設けられたコンパレータ５１は、受光手段４０から出力
された信号（エミッタ電圧）を、コンパレータ５１の基
準電圧と比較してＨ（高電圧），Ｌ（低電圧）のデジタ
ル信号に変換させる。すなわち、入力されたエミッタ電
圧が基準電圧より高い場合には一定の高電圧（例えば５
Ｖ）に、基準電圧より低い場合には一定の低電圧（例え
ば０Ｖ）に変換する。このように、判定手段５０は、容
器２０内に液体が存在する場合には、所定の高電圧を出
力し、液体が存在しない場合には、所定の低電圧を出力
して液体の存在の有無をデジタル信号化して出力する。

【００１７】単安定マルチバイブレータ５２は、コンパ
レータ５１から所定時間以上、所定電圧以上の信号が入
力されないと、警告手段６０に対し出力しないように制
御する役割を有する。例えば、コンパレータ５１の基準
電圧を３Ｖに設定する場合において、受光手段４０から
エミッタ電圧として基準電圧以上の、例えば３．５〜４
Ｖのアナログ信号が所定時間以上（例えば２秒以上）継
続的に送信されてくると、これを一律に５Ｖの高電圧に
変換して出力し、一方、受光手段４０からエミッタ電圧
として基準電圧未満の、例えば２〜２．５Ｖの信号が送
られてくると、これを一律に０Ｖに変換して出力する。
所定時間以上の継続的信号入力を要求するのは、液体が
容器内を流動するものであるような場合などにおいて、
流動液体の途中に気泡が部分的に混入している状態を液
体なしと判断しないようにするためである。

【００１８】警告手段６０は、外部に液体の有無を報知
する手段であり、例えば、無線信号を発信し遠方に存在
する受信器に送信するような送信手段や、フラッシュラ
ンプ、回転灯などの光を発光する手段や、スピーカーな
どの発音体を用いる手段などが好適に挙げられるが、そ
の他の外部への報知手段でもよい。これらの警告手段６
０を駆動するには、大きな電力を必要とする場合がある
ので、前記主電源７０とは別に警告手段用の副電源８０
を設けておくこともできる。

【００１９】副電源８０は、判定手段５０よりの信号に
より、駆動、停止が制御され、警告手段６０に接続され
るフラッシュランプなどの発光、停止がコントロールさ
れる。また、警告手段６０は、主電源７０の電圧監視用
としても用いることができ、例えば、主電源７０の電圧
が所定電圧よりも下がったときにも警告手段６０に設け
られたフラッシュランプなどを発光させる回路を設け
て、主電源７０の電圧監視をさせることもできる。

【００２０】なお、本発明において、容器内に存在させ
る液体は、透明又は半透明液体であることが望ましい
が、透過光ではない伝達信号を用いれば、不透明な液体
の検出装置としても用いることができる。この場合は、
発光手段や受光手段には、それぞれの信号に応じた発信
手段、受信手段を適宜用いることができる。

【００２１】

【実施例】（実施例１）図４に、本発明の液体検出装置
を、模型飛行機（模型ヘリコプターを含む）の燃料の有
無を検出する液体燃料検出装置として適用した例を示
す。図４において、模型飛行機のエンジン１３０の駆動
用の液体燃料は、大容量のメインタンク１１０とそれに
接続された小容量のサブタンク１２０に貯蔵されてお
り、液体燃料は、メインタンク１１０→サブタンク１２
０→エンジン１３０の順に連結され供給されている。メ
インタンク１１０とサブタンク１２０とは、透明シリコ
ン製チューブ等の接続部１１１で連結されており、接続
部１１１を挟むようにして発光手段３０及び受光手段４
０が配設されている。

【００２２】メインタンク１１０内に液体燃料が残存し
ている間は、接続部１１１内にも液体燃料が満たされて
いるので、接続部１１１を透過する光はレンズ効果によ
り受光手段４０で高電圧（４Ｖ以上）を発生させ、判定
手段５０からは液体燃料有の信号（５Ｖ）を出力した。
一方、メインタンク１０が空になり、接続部１１１内に
液体燃料が存在しない状態になると、接続部１１１を透
過する光はレンズ効果を受けず受光手段４０で低電圧
（２Ｖ以下）を発生させ、判定手段５０からは液体燃料
無の信号（０Ｖ）を出力し、警告手段６０に設けられて
いるフラッシュランプを発光させるとともに警告音を発
音させた。操縦者は、この警告信号により、残存燃料が
わずかになったことを知り、無線で操縦していた模型飛
行機を着陸させることにより、燃料切れによる飛行機の
墜落を未然に防止できた。

【００２３】なお、本実施例で使用した燃料は、エタノ
ール：潤滑油の割合が７０：３０の混合燃料で、ほぼ無
色透明のものを用いた。また、本実施例では、接続部１
１１として、シリコン製のものを用いたが、塩化ビニー
ル、ガラス製等の透明又は半透明のパイプなどを適用し
てもよい。さらに、模型飛行機に用いている主電源７０
の電圧監視も同時に行い、主電源７０の電圧が所定電圧
より低下した場合には、警告手段６０に設けられている
フラッシュランプを発光させるようにしたが、この場合
の発光間隔を長くし燃料切れの場合と区別させた。

【００２４】（実施例２）以上、本発明の液体検出装置
の実施例として、模型飛行機の液体燃料検出装置を例に
とって説明したが、本発明の液体検出装置の検出対象は
燃料に限定されず、医療用の点滴液の有無を検出する装
置にも適用できるので、本実施例ではその具体例を説明
する。図５は、本発明の液体検出装置を、医療用点滴液
検出装置として適用した例を示す。通常、医療用点滴液
として用いられる輸液セットは、点滴液を保存する輸液
ボトル（あるいはパック）→輸液ボトルやパックのキャ
ップに差し込み点滴液を供給するための輸液ボトル針→
点滴液の点滴スピードを掌握すると共に点滴液内の気泡
を取り除くためのいわゆるリザーバー→点滴スピードを
コントロールするいわゆるクランプ→点滴液中のごみ等
を取り除くいわゆるトラッピングフィルター→翼状針
（点滴針）等を透明の接続チューブで連結し、この順に
点滴液が供給されている。本発明の実施例２では、輸液
ボトル２１０とその下に接続されたリザーバー２２０と
の間に設けられた接続チューブである接続部２１１を挟
むようにして、医療用点滴液検出装置に設けられた発光
手段３０及び受光手段４０が配設されている。

【００２５】輸液ボトル２１０内に点滴液２１２が残存
している間は、接続部２１１内にも点滴液２１２が満た
されているので、接続部２１１を透過する光はレンズ効
果により受光手段４０で高電圧（４Ｖ以上）を発生さ
せ、判定手段５０からは点滴液２１２有の信号（５Ｖ）
を出力した。一方、輸液ボトル２１０が空になり、接続
部２１１内に点滴液２１２が存在しない状態になると、
接続部２１１を透過する光はレンズ効果を受けず受光手
段４０で低電圧（２Ｖ以下）を発生させ、判定手段５０
からは点滴液２１２無の信号（０Ｖ）を出力し、警告手
段６０に設けられているフラッシュランプを発光させる
とともに警告音を発音させ、同時にナース室へのブザー
信号を送出させた。患者は、この警告信号により、残存
点滴液がわずかになったことを知り、ナースコール信号
を送ることができた。

【００２６】なお、本実施例で使用した点滴液は、ブド
ウ糖液を主とするほぼ無色透明のものを用いたが、着色
している点滴液であっても適用可能である。また、本実
施例では、輸液ボトル２１０とリザーバー２２０との間
に設けられた接続部２１１を挟むようにして発光手段３
０及び受光手段４０が配設されている例を説明したが、
輸液ボトルの下部に接続され点滴液が満たされている透
明チューブであれば、接続部２１１として用いることが
できる。

【００２７】

【発明の効果】以上の通り、本発明の液体検出装置によ
れば、液体の有無を透過光により検出することにより、
液体がレンズの役割をし、液体の有無の検出感度を著し
く高めることができる。従って、模型航空機、模型ヘリ
コプタ等の模型飛行機の燃料を検出する装置に適用すれ
ば、操縦者が燃料切れを事前に確認することが可能なの
で、燃料切れによる模型飛行機の落下事故を防止するこ
とができる。また、医療用の点滴液の検出装置としても
用いた場合は、点滴液切れの予告を察知することができ
点滴液の補充を効率よく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液体検出装置の概略を示すブロック図
である。

【図２】本発明の液体検出装置の発光手段及び受光手段
の取り付け形態を示す斜視図である。

【図３】本発明の液体検出装置の回路を示す概略説明図
である。

【図４】本発明の液体検出装置を、模型飛行機（模型ヘ
リコプターを含む）の燃料の有無を検出する液体燃料検
出装置として適用した例を示す。

【図５】本発明の液体検出装置を、医療用点滴液検出装
置として適用した例を示す。

【符号の説明】

２０：容器 ２１，２２：窓 ３０：発光手段 ３１：発光ダイオード ３５：フォトインタラプタ ４０：受光手段 ４１：フォトトランジスタ ４２：エミッタ電極 ５０：判定手段 ５１：コンパレータ ５２：単安定バイブレータ ６０：警告手段 ７０：主電源 ８０：副電源 １１０：メインタンク １１１：接続部 １２０：サブタンク ２１０：輸液ボトル ２１１：接続部 ２１２：点滴液 ２２０：リザーバー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 断面が円形状の容器に向けて発光する発
   光手段と、前記発光手段により発光された光を受光し、
   光量に応じた信号を出力する受光手段と、前記受光手段
   の出力した信号を液体有無検出信号に変換する判定手段
   と、前記判定手段からの液体有無検出信号を受信し、外
   部に警告信号を発信する警告手段とからなる液体検出装
   置であって、前記受光手段が、前記発光手段により発光
   され容器を透過した光を受光することにより、前記容器
   内に存在する液体の有無を検出することを特徴とする液
   体検出装置。
2. 【請求項２】 請求項１の液体検出装置を用いた模型飛
   行機の燃料の有無を検出する装置であって、前記容器が
   メインタンクとサブタンクとを接続する接続部である模
   型飛行機の液体燃料検出装置。
3. 【請求項３】 請求項１の液体検出装置を用いた医療用
   点滴液の有無を検出する装置であって、前記容器が輸液
   ボトルの排出口に接続された接続部である点滴液検出装
   置。