JP2007522472A - 航空機用飲料抽出のための電気光学的液位検出システム - Google Patents

Abstract

電気光学的液位検出システムが、上開口部を備えた容器、例えば輸送システム、例えば航空機、列車、トラック、バス等用の飲料メーカーのサーバー容器内の液体のレベルを検出する。支持ハウジングが、容器の上開口部に嵌合し、液位を非侵入的に測定するための一次液位センサが、支持ハウジング内に設けられている。偶発的なオーバーフローを阻止するために所定の液位を検出する二次液位センサを支持ハウジング内に設けるのがよい。保護レンズを一次液位センサの前に配置するのがよい。

Description

本発明は、液位検出システムに関し、特に、航空機で用いられるようになった飲料抽出装置のサーバー容器内の液位を検出するシステムに関する。

容器又は入れ物の中に入れられた液体レベル（液位）を測定する従来の一技術は、接触器具、例えばフロート型表示器、ディップスティック又はプローブを測定されるべき液体中に侵入的に入れることにより液位を機械的に測定することを含む。かかる技術が、飲料抽出装置、例えばコーヒー抽出器のサーバー容器内の液位を測定するために用いられる場合、これら技術では、検出装置がサーバー容器内に入って液体に接触することが必要であり、それにより、サーバー容器を飲料メーカー抽出キャビティから繰り返し出し入れすると、検出装置が損傷を受ける。

容器内の流体の表面のレベル（液位）を非侵入的に検出する非接触型液位検出技術の１つは、容器の頂壁内に設けられた光学ユニットを含むレーザ式液位計（液位ゲージ）を利用している。流体境界部からの入射レーザビームの反射を光学系によってフォトダイオードに集束させ、このフォトダイオードは、制御ユニットにより受け取られる出力信号を出し、この制御ユニットは、表示のためのレベル指示信号を生じさせるよう変調トーンの位相と検出信号の位相を比較する位相検波器を有する。容器内の液体の量を測定する別の非接触型液位検出法は、超音波システムを利用している。超音波信号を容器の蓋から放出し、これを超音波システムの蓋の裏側に設けられたセンササブシステムによって受け取る。超音波システムは、超音波信号が液体の表面まで進み、この表面から戻るのにかかる時間を求めることにより容器内の液体のレベルを測定し、この液体表面は、超音波信号を超音波センササブシステムに向けて反射する。

別の液位検出法は、赤外発光ダイオード（ＩＲＥＤ）及び２つのシリコンフォトトランジスタを備えたシステムを有する光電子的レベルセンサを利用している。第１のフォトトランジスタが、液体から反射された光をモニタし、第２のフォトトランジスタが、電力の劣化又は故障があるかどうかについてＩＲＥＤビームを直接モニタし、必要に応じて割り込み制御をもたらす。ＩＲＥＤの故障をこのようにして直接検出することができるが、第１のフォトトランジスタの故障は、検出されないままである場合があり、それによりオーバーフローが生じる可能性がある。液位センサに設けられていて、液体に接触するよう侵入的に延びる温度センサも又、繰り返し使用による損傷を受けやすい。この方式に関する別の固有の問題は、光放出及び検出光センサが、蒸気、凝縮水及びコーヒー滓の堆積から保護されず、レベル検出システムを動作状態に保つには頻繁なクリーニング作業が必要であり、これは、時間がかかり且つ費用がかかるということにある。液位センサの典型的なクリーニングでは、アルコールで湿らせた綿棒をセンサポート内へ挿入し、そしてセンサポートを綿棒からの綿埃を除く必要がある。これらクリーニング作業を実施しなければ、その結果として典型的には、光放出及び検出光センサに付着したデブリ及びコーヒー滓の堆積に起因して制御の及ばないオーバーフローが生じる。したがって、汚染を生じにくい液位検出装置を提供することが望ましい。

かかる従来型液位検出システムは又、内部故障かコーヒー滓の蓄積かのいずれかで液位をモニタする一次検出装置が故障した場合、手の打ちようが無いことが通例である。液位の検出が行われなければ、その結果としてオーバーフローが生じ、このオーバーフローは、不都合であるだけでなく、オペレータにとって危険でもある。オーバーフロー中、非常に高温の液体がサーバー及び飲料メーカーから流れ出てこぼれ、機械を手入れしているオペレータを潜在的に火傷させる。したがって、一次液位検出システムの誤作動の場合に偶発的なオーバーフローを阻止するバックアップ液体検出システムを提供することが望ましい。

概要を説明すると、全体的な観点として、本発明は、上開口部を備えた容器、例えば、輸送システム、例えば航空機、列車、トラック、バス等用の飲料メーカーのサーバー容器内の液体の表面のレベルを検出する装置を提供する。

現時点において好ましい一実施形態では、 上開口部を備えた容器内の液体の表面のレベルを検出する装置であって、前記容器の前記上開口部に嵌合するようになった支持ハウジングと、前記支持ハウジング内に設けられていて、前記容器内の前記液体表面レベルを非侵入的に測定する一次液位検出手段と、前記支持ハウジング内に設けられていて、前記一次液位検出手段が誤動作を起こした場合に偶発的なオーバーフローを阻止するために前記容器内の前記液体表面の所定のレベルを侵入的に検出する二次液位検出手段とを有する装置を提供する。

一特徴では、前記一次液位検出手段は、前記支持ハウジング内に設けられていて、前記容器内の前記液体表面レベルを非侵入的に測定する光センサ装置から成るのがよく、前記光センサ装置は、前記容器内の前記液体の前記表面に入射光を投射する光放出装置及び前記容器内の前記液体の前記表面から反射した前記入射光を検出する光検出装置を含む。一変形例では、前記一次液位検出手段は、例えば超音波レベル測定システムであってもよい。別の変形例では、前記一次液位検出手段は、前記容器中への液体の調時流量を決定することにより前記容器内の前記液体表面レベルを決定する手段を含むのがよい。

別の特徴では、前記二次液位検出手段は、前記支持ハウジングを前記容器の前記上開口部に嵌合させたときに前記容器内の前記所定レベルまで延びる１対の短い固定された導電性プローブを含むのがよい。

現時点における別の特徴では、前記容器及び前記容器内の前記液体は、導電性である場合、前記二次液位検出手段は、前記支持ハウジングに可動的に取り付けられていて、前記容器内の所定レベルまで延びるようになった第１の導電性プローブと、前記容器に接触するようになった第２の導電性プローブとから成り、前記第１の導電性プローブと前記第２の導電性プローブとの間の電気的導通により、前記容器内の前記液体表面レベルが前記容器内の前記所定レベルに達したことが分かる。

別の特徴では、前記容器内の前記液体は、導電性である場合、前記二次液位検出手段は、前記支持ハウジングに可動的に取り付けられていて、前記容器内の所定レベルまで延びるようになった第１及び第２の導電性プローブから成り、前記第１の導電性プローブと前記第２の導電性プローブとの間の電気的導通により、前記容器内の前記液体表面レベルが前記容器内の前記所定レベルに達したことが分かる。

別の特徴では、前記容器及び前記容器内の前記液体は、導電性である場合、前記二次液位検出手段は、前記支持ハウジングに可動的に取り付けられていて、前記容器内の所定レベルまで延びるようになった導電性プローブと、前記容器を大地（アース）に接触させるようになった手段とから成り、前記導電性プローブと前記大地との間の電気的導通により、前記容器内の前記液体表面レベルが前記容器内の前記所定レベルに達したことが分かる。

現時点において好ましい別の実施形態では、本発明は、上開口部を備えた容器内の液体の表面のレベルを検出する装置であって、前記容器の前記上開口部に嵌合するようになった支持ハウジングを、前記支持ハウジング内に設けられていて、前記容器内の前記液体表面レベルを非侵入的に測定する光センサ装置とを有し、前記光センサ装置は、前記容器内の前記液体の前記表面に入射光を投射する光放出装置及び前記容器内の前記液体の前記表面から反射した前記入射光を検出する光検出装置を含み、前記装置は、前記光放出装置及び前記光検出装置の前に配置された保護レンズを更に有する。前記保護レンズは、永続的に且つ気密的に前記支持ハウジングに固定され又は前記支持ハウジングに組み込まれるのがよい。

別の好ましい特徴では、前記保護レンズは各々、凝縮液が前記保護レンズから流れ去ることができるよう鉛直線に対して傾けられた外面を有し、前記保護レンズは各々、凝縮液が前記保護レンズから流れ去ることができるよう鉛直線に対して約５３°に傾けられた外面を有する。別の特徴では、前記保護レンズ、前記光放出装置及び前記光検出装置は、前記支持ハウジング内に、例えば乾性ガス、真空又は中実の半透明物質で満たされるのがよい容積部を構成する。

一特徴では、前記光放出装置は、赤外発光ダイオードであり、前記光検出装置は、フォトトランジスタである。別の特徴では、前記光放出装置は、前記支持ハウジングを前記容器の前記上開口部に取り付けたとき、光を鉛直線から約３７°離れた角度で投射するよう前記支持ハウジグ内に位置決めされている。 現時点において別の好ましい特徴では、前記光放出装置及び前記光検出装置は、前記入射光を約７４°の夾角で投射し、そして受け取るよう前記支持ハウジング内に位置決めされている。

別の好ましい実施形態では、本発明は、上開口部を備えた容器内の液体の表面のレベルを検出する装置であって、前記容器の前記上開口部に嵌合するようになった支持ハウジングと、前記支持ハウジング内に回動自在に設けられていて、前記容器内の前記液体表面レベルを測定する少なくとも１つの引っ込み可能な一次液位検出プローブとを有する装置を提供する。この装置は、前記支持ハウジング内に固定的に設けられていて、前記一次液位検出手段が誤動作を起こした場合に偶発的なオーバーフローを阻止するために前記容器内の前記液体表面の所定のレベルを検出する二次液位検出手段を更に有するのがよい。

本発明は又、上開口部を備えた容器、例えば、輸送システム、例えば航空機、列車、トラック、バス等用の飲料メーカーの容器内の液体の表面のレベルを検出する方法を提供する。前記容器の前記上開口部に嵌合するようになった支持ハウジングが設けられ、前記支持ハウジング内に設けられていて、前記容器内の前記液体表面レベルを非侵入的に測定する液位検出手段が設けられる。一特徴では、前記一次液位検出手段は、前記支持ハウジング内に設けられていて、前記容器内の前記液体表面レベルを非侵入的に測定する光センサ装置であるのがよく、前記光センサ装置は、前記容器内の前記液体の前記表面に入射光を投射する光放出装置、例えば赤外発光ダイオード及び前記容器内の前記液体の前記表面から反射した前記入射光を検出する光検出装置、例えばフォトトランジスタを含む。光源は、代表的には、抽出サイクル中連続して駆動されるが、本発明の方法は、光放出装置への電力をパルス化し、システムが光放出装置を飲料メーカーの動作中のほんの僅かな時間にわたりオンにすることができ、かくして、光放出装置の有効寿命を延ばすと共に（或いは）所要電力を減少させることができる。光検出装置は代表的には反射放出光を連続的に測定するが、本発明の方法は、これと同様に、光放出装置がオンのときにのみ光検出装置をモニタすることができ、したがって液位を種々の間隔で検出することができるようになっている。

保護レンズを設けることにより、直接的な凝縮水からの非侵入的一次液位センサ、例えば、光放出及び光受け取り装置の保護の度合が大幅に向上する。加うるに、レンズ上及びその上に生じた凝縮水は、保護レンズの外面を流れ去り、その結果レンズは、各抽出サイクル中、コーヒー残り滓が除去される傾向があり、レンズの特別なクリーニングは不要である。レンズは支持ハウジングに気密封止され又は一体形成されているので、非侵入的一次液位センサと支持ハウジングとの間にはコーヒー残り滓が堆積することはない。したがって、本発明の光学システムは、食品処理機器にとっては許容できない「ダートトラップ（dirt trap）」の生成を回避する。

二次侵入的バックアップ液位検出プローブは又、一次非侵入的液位検出装置の誤動作の場合に偶発的なオーバーフローを阻止するのに役立つので有利である。バックアッププローブは、偶発的なオーバーフローを阻止するための信頼性の高いシステムを提供し、一次非侵入的液位検出システムと関連して動作して、液位検出システムのうち一方が故障した場合でも、他方がサーバーのオーバーフロー前に抽出サイクルを停止させるようになる。

バックアッププローブの作用は、サーバー内で抽出された液体の導電性を利用する。これらプローブは、支持ハウジングに取り付けられ、抽出された液体の表面の上方に位置する。万一、一次液位センサが液位を検出し損なった場合、液体は、バックアッププローブまで上昇し続け、プローブ相互間に電路を生じさせ、プローブ相互間の電気的導通が飲料メーカー決定論理回路によって検出されることになり、抽出サイクルが停止させられ、オーバーフローが阻止される。変形実施形態では、サーバーをセンサ電気回路中でアースする場合、単一のプローブを利用してもよい。

バックアッププローブは、一次センサについて通常用いられるプローブよりも短く、したがって、これらバックアッププローブは、通常の動作中、飲料には接触せず、ポットを取り外し又は交換した場合でも損傷を非常に受けにくい。しかしながら、これらの長さは、オーバーフローが生じる前に飲料に接触するのに十分である。バックアッププローブは、通常の動作中、損傷を非常に受けにくい。というのは、バックアッププローブは、サーバーの上方に持ち上げられる支持ハウジングに取り付けられているからである。支持ハウジングは、動かしやすく、サーバー開口部の上方で上下に並進する。支持ハウジングが「上」又は「ロック解除」位置にあるとき、サーバーをバックアッププローブに触れることなく抽出キャビティに出し入れすることができ、したがってプローブの摩耗及び引き裂きが最小限に抑えられるようになっている。支持ハウジングをサーバー開口部内へ「下」又は「ロック」位置に下降させると、プローブは、偶発的なオーバーフローを阻止するのに適当な高さに位置する。一特徴では、バックアッププローブは、例えば支持ハウジングに回動自在に取り付けられて支持ハウジングをサーバー開口部内へ下降させたときにサーバー容器内に入るようになっているので受動的に動くことができ、他方、バックアッププローブはサーバー容器に出し入れするときに必要に応じて回動できる。別の特徴では、バックアッププローブを能動的に動くことができるよう構成してもよく、これらバックアッププローブは、支持ハウジングがサーバー容器に嵌合すると、サーバー容器内へ能動的に入り、そして、支持ハウジングをサーバー容器から「上」又は「ロック解除」位置まで上昇させると、能動的に引っ込む。

バックアッププローブを任意他の一次液位システムに使用することができ、かかるバックアッププローブとしては、赤外線検出型プローブ、超音波検出型プローブ、容量検出型プローブ及び引っ込み可能なプローブが挙げられるが、これらには限定されない。 本発明の他の特徴及び利点は、本発明の作用を例示的に示す添付の図面と関連して好ましい実施形態についての以下の詳細な説明を読むと一層明らかになろう。

本発明は、上開口部を備えた容器、例えば、輸送システム、例えば航空機、列車、トラック、バス等用の飲料メーカーのサーバー容器に入れられた液体の表面のレベルを検出するシステムを提供する。

したがって、図１〜図９に示す第１の実施形態では、本発明は、代表的には上開口部２６を備えた容器２４、例えば、輸送システム（図示せず）、例えば航空機、列車、トラック、バス等用の飲料メーカー、例えばコーヒー抽出器（コーヒー入れ器又はコーヒーメーカー）２８のサーバー容器に入っている液体２２の表面のレベルを検出する装置２０を提供する。飲料メーカーは代表的には、サーバー容器を飲料メーカー内に入れた状態で載せる加熱式定盤又はポットプレート３２を含むエンクロージャ３０と、サーバー容器を飲料メーカーに自由に出し入れできる「上」又は「ロック解除」位置とサーバー容器を飲料を抽出して受け取るために飲料メーカー内でロックされる「下」又は「ロック」位置との間で動くことができる抽出取っ手レバー３４とを有する。飲料メーカーは代表的には、全体が３６で示された種々の表示灯及び操作スイッチ並びに抽出スイッチ３８を更に有している。

液位検出装置は、支持ハウジング４０を有し、この支持ハウジングは、図１及び図５ではサーバー容器に嵌合された状態で示され、図３〜図５では抽出取っ手レバーによって動かされた保持プレート４１に取り付けられた状態で示されている。図１及び図６〜図８を参照すると、支持ハウジングは代表的には、サーバー容器の上開口部に嵌合するよう形作られた肩４２と、液体を飲料メーカーからサーバー容器内へ導入する少なくとも１つの開口部４４とを有している。支持ハウジングは、支持ハウジングを保持プレートに固定する１つ又は２つ以上の取り付け穴４６を更に有するのがよい。支持ハウジングは、以下に更に説明するように光学検出装置用の傾斜したポート４８及びこれまた以下に更に説明する図１に示した１つ又は２つ以上のバックアップセンサプローブ用のポート５０を更に有する。

図１及び図２を参照すると、好ましい一実施形態では、容器内の液体の表面のレベルを非侵入的に測定するための一次液位検出手段５２が、支持ハウジング内に設けられている。一次液位検出手段が誤動作を起こした場合に偶発的なオーバーフローを阻止するために容器内の液体表面の所定のレベルを侵入的に検出する二次液位検出手段５４が、支持ハウジング内に設けられていている。好ましい特徴では、一次液位検出手段は、光センサ装置５６を有する電気光学的レベル検出装置であり、この光センサ装置は、入射光を容器内の液体の表面に投射する光放出装置５８、例えば、赤外発光ダイオード（ＩＲＥＤ）及び容器内の液体の表面から反射した入射光を検出する光検出装置６０、例えばフォトトランジスタを含む。

支持ハウジングをサーバー容器に水平に嵌合させたときに光が鉛直線に対して投射されたり受け取られる角度は０°よりも大きく９０°よりも小さいのがよいが、一般に、この角度は、光放出装置、光検出装置、支持ハウジング及びサーバー容器の間隔及び寸法形状に応じて鉛直線に対して約１０°〜約８０°であり、これについては以下に更に説明する。図１、図６及び図９を参照すると、好ましい一特徴では、光放出装置は、支持ハウジングが容器の上開口部に取り付けられたときに水平に位置決めされているとき、代表的には支持ハウジングに対して垂直から見て約３７°であり、鉛直線から約３７°離れた角度６２をなして光を投射するよう支持ハウジング内に位置決めされている。光検出装置はこれと同様に、支持ハウジングに対して垂直から約３７°離れた角度６４をなして光を受け取るよう支持ハウジング内に位置決めされ、したがって、光放出装置と光検出装置は共に、支持ハウジングを容器の上開口部に水平に取り付けたときに約７４°の夾角６６をなして入射光を投射し、そして受け取るよう支持ハウジング内に位置決めされている。

図１０を参照すると、変形実施形態では、容器内の液体の表面のレベルを非侵入的に測定するために支持ハウジング内に設けられた一次液位検出手段は、超音波レベル測定システム６８であってよい。図１１を参照すると、変形実施形態では、容器内の液体の表面のレベルを非侵入的に測定するために支持ハウジング内に設けられた一次液位検出手段は、容器内への液体の調時流量を決定することにより容器内の液体の表面のレベルを決定するタイマー又は調時手段７０であってよい。

図１〜図４に示す一実施形態では、容器内の液体の表面の所定のレベルを侵入的に検出する二次液位検出手段は、１対の短い固定された導電性バックアッププローブ７２ａ，７２ｂを有し、これらバックアッププローブは、サーバー容器内で抽出された液体の導電性を利用する。固定バックアッププローブは、支持ハウジングに取り付けられていて、支持ハウジングをサーバー容器に嵌合させると、抽出された液体の表面の上方に位置し、サーバー容器内の液体の所定レベル８８まで延びる。一次液位センサが液位を万一検出し損なった場合、液体は、バックアッププローブまで上昇し続け、プローブ相互間に電路を生じさせ、プローブ相互間の電気的導通が飲料メーカー決定論理回路によって検出されることになり、抽出サイクルが停止させられ、オーバーフローが阻止される。図２に示すように、代表的にはマイクロコントローラ内に具体化された決定論理回路は、抽出及び蛇口ソレノイド７６、加熱式定盤３２、ヒータ８０及び光源５８を制御し、一次液位検出手段からの入力をコネクタ６１を介して受け取ると共に二次液位検出手段からの入力をコネクタ６３を介して受け取る。サーバー容器の液位のモニタとは全く別に、飲料メーカーの水タンクの充填及び温度を制御するため、決定論理回路は、安全目的のために、操作スイッチ、抽出スイッチ、内部水タンクレベルセンサ８２及び内部水タンク温度センサ８４からの入力を更に受け取るのがよい。

図２に示す別の実施形態では、サーバー容器及びサーバー容器内の液体が導電性である場合、例えば、サーバー容器の少なくとも一部が金属、例えばステンレス鋼で作られている場合、二次液位検出手段は、支持ハウジングに回動自在に取り付けられ、容器内の所定レベル８８まで延びるようになった第１の引っ込み可能な導電性プローブ８６と、サーバー容器の導電性部分に接触するようになった第２の導電性プローブ９０とから成り、第１の導電性プローブと第２の導電性プローブとの間の電気的導通により、容器内の液体表面レベルが容器内の所定レベルに達したことが分かる。第２の導電性プローブは、例えば回動プローブ又は板ばね接点であるのがよい。変形例として、第２の導電性プローブを支持ハウジングに取り付けて抽出取っ手レバーを「下」又は「ロック」位置まで下方に動かしたときにサーバー容器に接触するようにしてもよい。

図１３に示す別の実施形態では、サーバー容器及びサーバー容器内の液体が導電性である場合、例えば、サーバー容器の少なくとも一部が金属、例えばステンレス鋼で作られている場合、二次液位検出手段は、支持ハウジングに回動自在に取り付けられていて、サーバー容器内の所定レベル８８まで延びるようになった引っ込み可能な導電性プローブ９２と、サーバー容器に接触してサーバー容器を大地（アース）に接続する接触手段９４とを有し、導電性プローブと大地との間の電気的導通により、容器内の液体表面レベルが容器内の所定レベルに達したことが分かる。第２の導電性プローブは、例えば回動プローブ又は板ばね接点であるのがよい。変形例として、第２の導電性プローブを支持ハウジングに取り付けて抽出取っ手レバーを「下」又は「ロック」位置まで下方に動かしたときにサーバー容器に接触するようにしてもよい。

図１４に示す別の実施形態では、容器内の液体の表面の所定レベルを侵入的に検出する二次液位検出手段は、第１の導電性プローブ９６と、第２の導電性プローブ９８とを有し、これら導電性プローブは各々、支持ハウジングに可動的に取り付けられていて、容器内の所定レベル８８まで延びるようになっている。一特徴では、第１及び第２の導電性プローブを支持ハウジングに回動自在に取り付けてプローブの損傷を回避するよう受動的に動かすことができるようになっているのがよい。別の特徴では、第１及び第２の導電性プローブは、能動的に動くことができるよう構成されたものであるのがよく、支持ハウジングがサーバー容器に嵌合すると、機械的又は電気的に能動的にサーバー容器内へ延び、支持ハウジングをサーバー容器から「上」又は「ロック解除」位置まで持ち上げると、機械的又は電気的に能動的に引っ込む。第１の導電性プローブと第２の導電性プローブとの間の電気的導通により、容器内の液体の表面のレベルが容器内の所定レベルに達したことが分かる。

図１、図６及び図９に示す別の好ましい特徴では、保護窓又はレンズ１００ａが、光放出装置の前に配置され、保護窓又はレンズ１００ｂが、光検出装置の前に配置されている。保護レンズは好ましくは、封止剤１０２、例えばエポキシコンパウンドにより支持ハウジングに永続的に且つ気密的に固定されている。ただし、変形例として、保護レンズを例えば放出されて検出される光のスペクトル、例えば赤外光スペクトルに対して透明な材料で支持ハウジングを形成することにより支持ハウジング内に組み込んでもよい。この方法の利点は、レンズを支持ハウジングに組み付ける必要性を無くすことにより製造を合理化することにある。保護レンズは各々好ましくは、外面１０４を有し、この外面は、支持ハウジングをサーバー容器に水平に取り付けたときに鉛直線に対して角度をなして傾けられ、それにより凝縮水及び汚染要因物が保護レンズから流れ去ることができるようにする。鉛直線に対するレンズの角度は０°以上、９０°未満であるのがよいが、一般的に言って、レンズの角度は、レンズからの液体及び汚染要因物の排出を容易にするよう水平から十分にずらされるべきであり、一般に、鉛直線に対して約１０°〜約８０°であるのがよい。有利な一方法は、光放出装置及び光検出装置の角度に対して垂直である角度をレンズについて選択することである。好ましい特徴では、保護レンズは代表的には、支持ハウジングをサーバー容器に水平に取り付けたときに鉛直線に対して約５３°の角度をなして傾けられる。別の好ましい特徴では、保護レンズと光放出装置との間及び保護レンズと光検出装置との間に形成される容積部１０６を乾性ガス、真空又は中実の半透明材料で満たす。

図１５に示す別の実施形態では、本発明は、代表的には上開口部１１６を備えたサーバー容器１１４、例えば、飲料メーカー、例えば上述のコーヒー抽出器のサーバー容器に入っている液体１１２の表面のレベルを検出する装置１１０を提供する。この装置は、サーバー容器の上開口部に嵌合するようになった支持ハウジングカバー１１８と、支持ハウジング内に回動自在に設けられていて、容器内の液体の表面のレベルを測定する少なくとも１つの一次液位検出プローブ１２２を含む一次液位検出手段１２０とを有する。また、容器内の液体の表面のレベルを測定する第２の一次液位検出プローブ１２４を支持ハウジング内に回動自在に設けるのがよい。二次液位検出手段１２６が、一次液位検出手段が誤動作を起こした場合に偶発的なオーバーフローを阻止するために容器内の液体表面の所定のレベル８８を検出する二次液位検出手段１２６が、支持ハウジング内に固定的に設けられていている。図１５に示す一実施形態では、容器内の液体の表面の所定レベルを侵入的に検出する二次液位検出手段は、１対の短い固定された導電性バックアッププローブ１２８ａ，１２８ｂを有し、これらバックアッププローブは、サーバー容器内で抽出された液体の導電性を利用する。固定バックアッププローブは、支持ハウジングに取り付けられていて、支持ハウジングをサーバー容器に嵌合させると、抽出された液体の表面の上方に位置する。一次液位センサが液位を万一検出し損なった場合、液体は、バックアッププローブまで上昇し続け、プローブ相互間に電路を生じさせ、プローブ相互間の電気的導通が飲料メーカー決定論理回路によって検出されることになり、抽出サイクルが停止させられ、オーバーフローが阻止される。

上述の二次システムはいずれも、上述の一次液位検出システムのうちのいずれかと組み合わせて使用できるよう固定バックアッププローブに代えて用いることができることは理解されるべきである。
本発明は又、上開口部を備えた容器、例えば、輸送システム用の飲料メーカー、例えばコーヒー抽出器のサーバー容器に入っている液体の表面のレベルを検出する方法を提供する。液位を検出する装置を用意し、この装置は、容器の上開口部に嵌合するようになった支持ハウジングを有すると共に支持ハウジング内に設けられていて、容器内の液体の表面のレベルを非侵入的に測定する一次液位検出手段及び支持ハウジング内に設けられていて、一次液位検出手段の誤動作の場合に偶発的なオーバーフローを阻止するために容器内の液体の表面の所定レベルを侵入的に検出する二次液位検出手段を有している。一次液位検出手段は、支持ハウジング内に設けられていて、容器内の液体の表面のレベルを非侵入的に測定する光センサ装置から成り、この光センサ装置は、上述したように、容器内の液体の表面に入射光を投射する光放出装置及び容器内の液体の表面から反射した入射光を検出する光検出装置を含む。

代表的には、光源、例えばＩＲＥＤは、抽出サイクル中、連続駆動される。本発明の改良方法では、光源への電力は、間欠的にパルス化され、それにより、システムは、ほんのひとときだけ光源を定期的にオンにし、かくして、光源の有効寿命を延ばすと共に（或いは）所要電力を減少させる。反射放出光をフォトトランジスタで連続的に測定するのがよいが、フォトトランジスタを光源がオンの場合にのみモニタするのがよく、したがって、液位を種々の所望の間隔で定期的に検出することができるようになっている。

本明細書は、本発明の特定の実施形態を説明しているが、当業者であれば、本発明の思想から逸脱することなく本発明の変形例を想到できる。

本発明の容器内の液位の検出装置を示す図である。 図１の容器内の液位の検出装置を飲料メーカーに取り付けた状態で示す略図である。 図１の容器内の液位の検出装置が取り付けられた飲料メーカー及びサーバー容器の正面図である。 図１の容器内の液位を検出する装置が取り付けられた飲料メーカーの正面図であり、サーバー容器が飲料メーカー内に配置され、抽出取っ手が「上」又は「ロック解除」位置にある状態を示す図である。 飲料メーカーに取り付けられた図１の容器内の液位の検出装置を示す正面図であり、抽出取っ手が「下」又は「ロック」位置にあり、液位の検出装置がサーバー容器に嵌合した状態を示す図である。 図１の容器内の液位の検出装置の支持ハウジングの下から見た斜視図である。 図１の容器内の液位を検出する装置の支持ハウジングの上から見た斜視図である。 図１の容器内の液位の検出装置の支持ハウジングの平面図である。 図１の容器内の液位の検出装置の一部の拡大切除断面図であり、別の設計のレンズを示す図である。 本発明の容器内の液位を検出する超音波装置の変形実施形態の略図である。 本発明の容器内の液位を検出する調時装置の別の変形実施形態の略図である。 本発明の容器内の液位を検出する装置の別の変形実施形態の略図であり、二次液位検出装置が、引っ込み可能なプローブ及びサーバー容器に接触するようになった第２のプローブを有している状態を示す図である。 容器内の液位を検出する装置の別の変形実施形態の図１２に類似した略図であり、第２のプローブが大地に接続されている状態を示す図である。 本発明の容器内の液位を検出する装置の別の変形実施形態の略図であり、二次液位検出装置が、１対の引っ込み可能なプローブを有する状態を示す図である。 本発明の容器内の液位を検出する装置の別の変形実施形態の略図であり、一次液位検出装置が、１対の引っ込み可能なプローブを有する状態を示す図である。

Claims (54)

1. 上開口部を備えた容器内の液体の表面のレベルを検出する装置であって、
   前記容器の前記上開口部に嵌合するようになった支持ハウジングと、
   と、
   前記支持ハウジング内に設けられていて、前記一次液位検出手段が誤動作を起こした場合に偶発的なオーバーフローを阻止するために前記容器内の前記液体表面の所定のレベルを侵入的に検出する二次液位検出手段とを有する、装置。
2. 前記一次液位検出手段は、前記支持ハウジング内に設けられていて、前記容器内の前記液体表面レベルを非侵入的に測定する光センサ装置から成り、前記光センサ装置は、前記容器内の前記液体の前記表面に入射光を投射する光放出装置及び前記容器内の前記液体の前記表面から反射した前記入射光を検出する光検出装置を含む、請求項１記載の装置。
3. 前記一次液位検出手段は、超音波レベル測定システムから成る、請求項１記載の装置。
4. 前記一次液位検出手段は、前記容器中への液体の調時流量を決定することにより前記容器内の前記液体表面レベルを決定する手段を含む、請求項１記載の装置。
5. 前記二次液位検出手段は、前記支持ハウジングを前記容器の前記上開口部に嵌合させたときに前記容器内の前記所定レベルまで延びる１対の短い固定された導電性プローブから成る、請求項１記載の装置。
6. 前記容器及び前記容器内の前記液体は、導電性であり、前記二次液位検出手段は、前記支持ハウジングに可動的に取り付けられていて、前記容器内の所定レベルまで延びるようになった第１の導電性プローブと、前記容器に接触するようになった第２の導電性プローブとから成り、前記第１の導電性プローブと前記第２の導電性プローブとの間の電気的導通により、前記容器内の前記液体表面レベルが前記容器内の前記所定レベルに達したことが分かる、請求項１記載の装置。
7. 前記容器内の前記液体は、導電性であり、前記二次液位検出手段は、前記支持ハウジングに可動的に取り付けられていて、前記容器内の所定レベルまで延びるようになった第１及び第２の導電性プローブから成り、前記第１の導電性プローブと前記第２の導電性プローブとの間の電気的導通により、前記容器内の前記液体表面レベルが前記容器内の前記所定レベルに達したことが分かる、請求項１記載の装置。
8. 前記容器及び前記容器内の前記液体は、導電性であり、前記二次液位検出手段は、前記支持ハウジングに可動的に取り付けられていて、前記容器内の所定レベルまで延びるようになった導電性プローブと、前記容器を大地に接触させるようになった手段とから成り、前記導電性プローブと前記大地との間の電気的導通により、前記容器内の前記液体表面レベルが前記容器内の前記所定レベルに達したことが分かる、請求項１記載の装置。
9. 上開口部を備えた容器内の液体の表面のレベルを検出する装置であって、
   前記容器の前記上開口部に嵌合するようになった支持ハウジングを有し、
   前記支持ハウジング内に設けられていて、前記容器内の前記液体表面レベルを非侵入的に測定する光センサ装置を有し、前記光センサ装置は、前記容器内の前記液体の前記表面に入射光を投射する光放出装置及び前記容器内の前記液体の前記表面から反射した前記入射光を検出する光検出装置を含み、
   前記光放出装置及び前記光検出装置の前に配置された保護レンズを有する、装置。
10. 前記光放出装置は、赤外発光ダイオードであり、前記光検出装置は、フォトトランジスタである、請求項９記載の装置。
11. 前記光放出装置は、前記支持ハウジングを前記容器の前記上開口部に取り付けたとき、光を鉛直線から約１０°〜８０°離れた角度で投射するよう前記支持ハウジグ内に位置決めされている、請求項９記載の装置。
12. 前記光放出装置は、前記支持ハウジングを前記容器の前記上開口部に取り付けたとき、光を鉛直線から約３７°離れた角度で投射するよう前記支持ハウジグ内に位置決めされている、請求項９記載の装置。
13. 前記光検出装置は、前記支持ハウジングを前記容器の前記上開口部に取り付けたとき、前記入射光を鉛直線から約３７°離れた角度で受け取るよう前記支持ハウジング内に位置決めされている、請求項９記載の装置。
14. 前記光放出装置及び前記光検出装置は、前記入射光を約７４°の夾角で投射し、そして受け取るよう前記支持ハウジング内に位置決めされている、請求項９記載の装置。
15. 前記保護レンズは、永続的に且つ気密的に前記支持ハウジングに固定されている、請求項９記載の装置。
16. 前記保護レンズは、前記支持ハウジングに組み込まれている、請求項９記載の装置。
17. 前記保護レンズは各々、凝縮液が前記保護レンズから流れ去ることができるよう鉛直線に対して傾けられた外面を有する、請求項９記載の装置。
18. 前記保護レンズは各々、凝縮液が前記保護レンズから流れ去ることができるよう鉛直線に対して約１０°〜約８０°に傾けられた外面を有する、請求項９記載の装置。
19. 前記保護レンズは各々、凝縮液が前記保護レンズから流れ去ることができるよう鉛直線に対して約５３°に傾けられた外面を有する、請求項９記載の装置。
20. 前記保護レンズ、前記光放出装置及び前記光検出装置は、前記支持ハウジング内に乾性ガスで満たされた容積部を構成する、請求項９記載の装置。
21. 前記保護レンズ、前記光放出装置及び前記光検出装置は、前記支持ハウジング内に真空で満たされた容積部を構成する、請求項９記載の装置。
22. 前記保護レンズ、前記光放出装置及び前記光検出装置は、前記支持ハウジング内に中実の半透明物質で満たされた容積部を構成する、請求項９記載の装置。
23. 上開口部を備えた容器内の液体の表面のレベルを検出する装置であって、
    前記容器の前記上開口部に嵌合するようになった支持ハウジングと、
    前記支持ハウジング内に可動的に設けられていて、前記容器内の前記液体表面レベルを測定する少なくとも１つの一次液位検出プローブとを有する、装置。
24. 前記支持ハウジング内に固定的に設けられていて、前記一次液位検出手段が誤動作を起こした場合に偶発的なオーバーフローを阻止するために前記容器内の前記液体表面の所定のレベルを検出する二次液位検出手段を更に有する、請求項２３記載の装置。
25. 前記二次液位検出手段は、前記支持ハウジングを前記容器の前記上開口部に嵌合させたときに前記容器内の前記所定レベルまで延びる１対の短い固定された導電性プローブから成る、請求項２４記載の装置。
26. 輸送システム用の飲料メーカーのサーバー容器内に入れられた液体の表面のレベルを検出する装置であって、前記サーバー容器は、上開口部を有し、前記装置は、
    前記サーバー容器の前記上開口部に嵌合するようになった支持ハウジングと、
    前記支持ハウジング内に設けられていて、前記サーバー容器内の前記液体表面レベルを非侵入的に測定する一次液位検出手段と、
    前記支持ハウジング内に設けられていて、前記一次液位検出手段が誤動作を起こした場合に偶発的なオーバーフローを阻止するために前記サーバー容器内の前記液体表面の所定のレベルを侵入的に検出する二次液位検出手段とを有する、装置。
27. 前記一次液位検出手段は、前記支持ハウジング内に設けられていて、前記サーバー容器内の前記液体表面レベルを非侵入的に測定する光センサ装置から成り、前記光センサ装置は、前記サーバー容器内の前記液体の前記表面に入射光を投射する光放出装置及び前記サーバー容器内の前記液体の前記表面から反射した前記入射光を検出する光検出装置を含む、請求項２６記載の装置。
28. 前記一次液位検出手段は、超音波レベル測定システムから成る、請求項２６記載の装置。
29. 前記一次液位検出手段は、前記サーバー容器中への液体の調時流量を決定することにより前記サーバー容器内の前記液体表面レベルを決定する手段を含む、請求項２６記載の装置。
30. 前記二次液位検出手段は、前記支持ハウジングを前記サーバー容器の前記上開口部に嵌合させたときに前記サーバー容器内の前記所定レベルまで延びる１対の短い固定された導電性プローブから成る、請求項２６記載の装置。
31. 前記サーバー容器及び前記サーバー容器内の前記液体は、導電性であり、前記二次液位検出手段は、前記支持ハウジングに可動的に取り付けられていて、前記サーバー容器内の所定レベルまで延びるようになった第１の導電性プローブと、前記サーバー容器に接触するようになった第２の導電性プローブとから成り、前記第１の導電性プローブと前記第２の導電性プローブとの間の電気的導通により、前記サーバー容器内の前記液体表面レベルが前記サーバー容器内の前記所定レベルに達したことが分かる、請求項２６記載の装置。
32. 前記サーバー容器内の前記液体は、導電性であり、前記二次液位検出手段は、前記支持ハウジングに可動的に取り付けられていて、前記サーバー容器内の所定レベルまで延びるようになった第１及び第２の導電性プローブから成り、前記第１の導電性プローブと前記第２の導電性プローブとの間の電気的導通により、前記サーバー容器内の前記液体表面レベルが前記サーバー容器内の前記所定レベルに達したことが分かる、請求項２６記載の装置。
33. 前記サーバー容器及び前記サーバー容器内の前記液体は、導電性であり、前記二次液位検出手段は、前記支持ハウジングに可動的に取り付けられていて、前記サーバー容器内の所定レベルまで延びるようになった導電性プローブと、前記サーバー容器を大地に接触させるようになった手段とから成り、前記導電性プローブと前記大地との間の電気的導通により、前記サーバー容器内の前記液体表面レベルが前記サーバー容器内の前記所定レベルに達したことが分かる、請求項２６記載の装置。
34. 輸送システム用の飲料メーカーのサーバー容器内に入れられた液体の表面のレベルを検出する装置であって、前記サーバー容器は、上開口部を有し、前記装置は、
    前記サーバー容器の前記上開口部に嵌合するようになった支持ハウジングを有し、
    前記支持ハウジング内に設けられていて、前記サーバー容器内の前記液体表面レベルを非侵入的に測定する光センサ装置を有し、前記光センサ装置は、前記サーバー容器内の前記液体の前記表面に入射光を投射する光放出装置及び前記サーバー容器内の前記液体の前記表面から反射した前記入射光を検出する光検出装置を含み、
    前記光放出装置及び前記光検出装置の前に配置された保護レンズを有する、装置。
35. 前記光放出装置は、赤外発光ダイオードであり、前記光検出装置は、フォトトランジスタである、請求項３４記載の装置。
36. 前記光放出装置は、前記支持ハウジングを前記サーバー容器の前記上開口部に取り付けたとき、光を鉛直線から約１０°〜８０°離れた角度で投射するよう前記支持ハウジグ内に位置決めされている、請求項３４記載の装置。
37. 前記光検出装置は、前記支持ハウジングを前記サーバー容器の前記上開口部に取り付けたとき、光を鉛直線から約１０°〜８０°離れた角度で投射するよう前記支持ハウジグ内に位置決めされている、請求項３４記載の装置。
38. 前記光放出装置は、前記支持ハウジングを前記サーバー容器の前記上開口部に取り付けたとき、光を鉛直線から約３７°離れた角度で投射するよう前記支持ハウジグ内に位置決めされている、請求項３４記載の装置。
39. 前記光検出装置は、前記支持ハウジングを前記サーバー容器の前記上開口部に取り付けたとき、前記入射光を鉛直線から約３７°離れた角度で受け取るよう前記支持ハウジング内に位置決めされている、請求項３４記載の装置。
40. 前記光放出装置及び前記光検出装置は、前記入射光を約７４°の夾角で投射し、そして受け取るよう前記支持ハウジング内に位置決めされている、請求項３４記載の装置。
41. 前記保護レンズは、永続的に且つ気密的に前記支持ハウジングに固定されている、請求項３４記載の装置。
42. 前記保護レンズは、前記支持ハウジングに組み込まれている、請求項３４記載の装置。
43. 前記保護レンズは各々、凝縮液が前記保護レンズから流れ去ることができるよう鉛直線に対して傾けられた外面を有する、請求項３４記載の装置。
44. 前記保護レンズは各々、凝縮液が前記保護レンズから流れ去ることができるよう鉛直線に対して約１０°〜約８０°に傾けられた外面を有する、請求項３４記載の装置。
45. 前記保護レンズは各々、凝縮液が前記保護レンズから流れ去ることができるよう鉛直線に対して約５３°に傾けられた外面を有する、請求項３４記載の装置。
46. 前記保護レンズ、前記光放出装置及び前記光検出装置は、前記支持ハウジング内に乾性ガスで満たされた容積部を構成する、請求項３４記載の装置。
47. 前記保護レンズ、前記光放出装置及び前記光検出装置は、前記支持ハウジング内に真空で満たされた容積部を構成する、請求項３４記載の装置。
48. 前記保護レンズ、前記光放出装置及び前記光検出装置は、前記支持ハウジング内に中実の半透明物質で満たされた容積部を構成する、請求項３４記載の装置。
49. 輸送システム用の飲料メーカーのサーバー容器内に入れられた液体の表面のレベルを検出する装置であって、前記サーバー容器は、上開口部を有し、前記装置は、
    前記サーバー容器の前記上開口部に嵌合するようになった支持ハウジングと、
    前記支持ハウジング内に可動的に設けられていて、前記サーバー容器内の前記液体表面レベルを測定する少なくとも１つの一次液位検出プローブとを有する、装置。
50. 前記支持ハウジング内に固定的に設けられていて、前記一次液位検出手段が誤動作を起こした場合に偶発的なオーバーフローを阻止するために前記サーバー容器内の前記液体表面の所定のレベルを検出する二次液位検出手段を更に有する、請求項４９記載の装置。
51. 前記二次液位検出手段は、前記支持ハウジングを前記サーバー容器の前記上開口部に嵌合させたときに前記サーバー容器内の前記所定レベルまで延びる１対の短い固定された導電性プローブから成る、請求項５０記載の装置。
52. 上開口部を備えた容器内の液体の表面のレベルを検出する方法であって、
    前記容器の前記上開口部に嵌合するようになった支持ハウジングを用意するステップと、
    前記支持ハウジング内に設けられていて、前記容器内の前記液体表面レベルを非侵入的に測定する液位検出手段を用意するステップと、
    電力を前記液位検出手段の少なくとも一部に間欠的に供給して前記液位検出手段が定期的に動作するようにするステップとを有する、方法。
53. 前記一次液位検出手段は、前記支持ハウジング内に設けられていて、前記容器内の前記液体表面レベルを非侵入的に測定する光センサ装置から成り、前記光センサ装置は、前記容器内の前記液体の前記表面に入射光を投射する光放出装置及び前記容器内の前記液体の前記表面から反射した前記入射光を検出する光検出装置を含み、電力を前記液位検出手段に間欠的に供給する前記ステップは、
    電力を前記光放出装置に間欠的に供給して前記光放出装置が定期的に動作するようにし、それにより、前記液位を定期的に検出できるようにするステップを含む、請求項５２記載の方法。
54. 電力を前記液位検出手段に間欠的に供給する前記ステップは、電力が前記光放出装置に供給されたときのみ前記フォトトランジスタをモニタするステップを更に含む、請求項５３記載の方法。

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