JP2524581Y2

JP2524581Y2 - 容器の液量検出装置

Info

Publication number: JP2524581Y2
Application number: JP1990070862U
Authority: JP
Inventors: 純二隅田
Original assignee: Zojirushi Corp
Current assignee: Zojirushi Corp
Priority date: 1990-07-02
Filing date: 1990-07-02
Publication date: 1997-02-05
Anticipated expiration: 2005-07-02
Also published as: JPH0429834U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案はエアーポット等のように外装ケースに覆われ
て内部の液量を直接観察することができない容器の液量
検出装置に関するものである。

（従来の技術）従来の容器の液量検出装置には、特開昭59−162417号
公報や実開昭63−139839号公報に示すように、容器又は
その連通管に対向電極を設け、該電極間の液量に応じて
変化する静電容量の変化量を検出して液量をアナログ的
に検出する装置がある。

また、特開昭58−95218号公報に示すように、容器の
深さ方向に容器内の液体と接触可能な複数の電極を設
け、最下位の電極とそれより上位の電極間の電気抵抗値
の変化で液量の有無を検出して液量をデジタル的に検出
する装置がある。

（考案が解決しようとする課題）しかしながら、前者のように静電容量の変化量でアナ
ログ的に検出するものでは、発振回路等を用いて周波数
に変換したり、充電時間を計測したりしなければなら
ず、回路構成が困難になる。また、後者の電気抵抗値の
変化をデジタル的に検出するものでは、内部の液体の種
類によって抵抗値が変わるので、正確に検出できないう
え、各電極取付部の構造が複雑になる。

さらに、前記いずれの装置においても消費電力が大で
あるため、エアーポットのようにヒータがなくて電気を
使用しない容器の液量検出装置としては不適であり、電
池を使用するとしても電池の消耗が多くなり、非経済的
である。

本考案はかかる問題点に鑑みてなされてもので、簡単
な構成で、しかも消費電力が少ない容器の液量検出装置
を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）前記目的を達成するため、本考案は、容器内又は該容
器と連通する非導電性材料からなる連通管内の液体と接
触するように配設した共通電極と、連通管の外面で、かつ、液の高さ方向に配設した複数
の個別電極と、前記両極間にパルス電圧を供給するパルス電圧供給手
段と、前記パルス電圧の立上がり又は立下がり時に所定時間
の遅れをもって同期するクロックパルスを発生するクロ
ックパルス発生手段と、前記クロックパルスに同期して前記両電極間に形成さ
れる各コンデンサの充電時又は放電時の電圧を検出する
ことによって各々の個別電極の位置における液の有無を
判別する液判別手段と、該液判別手段からの信号に基づいて液量を外部表示す
る液量表示手段とから構成したものである。

前記共通電極は、容器内の液体と接触可能な部位であ
ればよく、導電性材料からなる容器又は連通管そのもの
を共通電極としたり、これらが非導電性である場合はこ
れらの内方に突出するように共通電極を設けることがで
きる。

また、個別電極は、任意の導電性材料を用いることが
でき、その連通管への取付方法も、例えば箔状のものを
被覆したり、環状体を嵌合したり、あるいは導電性塗膜
を塗布したりすることが可能である。個別電極が設けら
れる連通管は揚水管や水位管を利用することができ、誘
電率の大きな材料が好ましい。

液量表示手段としては、消費電力の少ないバー表示あ
るいは数字表示の液晶表示部を用いるのが好ましい。

電源としては、電気ポット等のようにヒータ用に商用
電源を用いるものでは当該電源を用い、エアーポット等
のように商用電源を用いないものでは、太陽電池、乾電
池等を使用するのが好ましい。

（作用）共通電極と接触する連通管内の液体と各個別電極と
は、対向電極となってコンデンサを形成する。液位より
高い位置にある個別電極と液体との間の静電容量C₀は、
それらの間に管壁の他空気が存在し、しかも電極間の距
離が大きいため、液位より低い位置にある個別電極と液
体との間の静電容量Caよりも小さい。

このため、パルス電圧供給手段により各個別電極と共
通電極との間にパルス電圧が印加されると、両極間に液
が有る場合は、液が無い場合に比較して充電時及び放電
時の両極間の電圧の変化に遅れが生じる。

従って、液判別手段が、クロックパルス発生手段より
発生するクロックパルスに同期して個々のコンデンサの
両電極間の充電時又は放電時の電圧を検出することによ
り、各個別電極の位置における液の有無が判別される。
そして、液量表示手段が各個別電極に対応した表示を行
なうことにより、液量が表示される。

（実施例）次に、本考案の一実施例を添付図面に従って説明す
る。

第１図は、本考案に係る液量検出装置を備えたエアー
ポットを示し、内容器１は真空二重構造からなるガラス
製で、外装ケース２内に収容されている。内容器１の底
の開口部３には、樹脂製の接続チューブ４を介してステ
ンレス鋼製の連結管５が接続され、さらにこの連結管５
よりゴム製の接続チューブ６を介してガラス製の水位管
７が立設され、該水位管７の上端は内容器１の上端口部
８近傍に寄せられて開口している。

前記連結管５には図示しないアース線が接続され、共
通電極となっている。また、水位管７の外面には筒状の
個別電極9a,9b,9c,9dが長手方向に所定間隔をもって嵌
合してある。

内容器１内には口部８より揚水管10が挿入され、口部
８は外装ケース２の上端肩部にヒンジピン11で取り付け
られた蓋体12によって開閉可能になっている。蓋体12内
には図示しないベローズポンプが収容してあり、このベ
ローズポンプが収容してあり、このベローズポンプによ
り内部の液体を揚水管10を介して外部に吐出させること
ができるようになっている。

蓋体12の上面には電源となる太陽電池13が設置され、
外装ケース２の肩部前面には液量表示手段である液晶表
示器14a,14b,14c,14dが、前記個別電極9a〜9dと対応す
る数だけ設けられている。

第２図は、液量検出装置を構成する電子回路を示し、
この回路は、パルス電圧供給回路OSC1と、クロックパル
ス発生回路OSC2と、液判別手段であるラッチ回15と、前
記液晶表示器14a〜14dを駆動する液晶駆動用発振回路OS
C3と、液晶表示器14aをブリンキングさせる液晶ブリン
キング用発振回路OSC4とからなっている。

パルス電圧供給回路OSC1は、コンデンサC₁₁，抵抗
R₁，R₂及びインバータ16a,16bからなるマルチバイブレ
ータで、第３図中波形M₁で示すように、0.25Hzの低周波
パルス電圧をインバータ17でM₂波形に反転して抵抗R₃を
介して前記各々の個別電極9a〜9dに供給するようになっ
ている。

クロックパルス発生回路OSC2は、前記M₂波形を抵抗R₄
及びコンデンサC₁₂で遅延させるとともにインバータ18
で反転して、前記M₁波形よりT₀時間遅れたM₃波形を形成
し、さらにコンデンサC₁₃及び抵抗R₅で微分してM₄波形
を形成した後、インバータ19でさらに反転して後述する
ラッチ回路15に，波形Ｃで示すように、M₁波形又はM₂波
形の立上がり時又は立下がり時よりT₁時間遅延したクロ
ックパルスを供給する回路である。

ラッチ回路15には、前記個別電極9a〜9dに対応した数
のＤ端子及び端子と共通のクロック入力端子Ｃが設け
られ、各Ｄ端子は対応する個別電極9a〜9dにインバータ
20a,20b,20c,2dを介して接続され、_４〜_２端子は排
他的OR回路21d,21c,21bの第１入力端子に接続され、
_１端子は排他的OR回路21aの第１入力端子にダイオード2
2を介して接続される一方、クロック入力端子Ｃには前
述のようにクロックパルス発生回路OSC2からのクロック
パルスＣが入力させるようになっている。

液晶駆動用発振回路OSC3は、コンデンサC₁₄、抵抗
R₆，R₇及びインバータ23,24からなり、50Hzのパルス電
圧を液晶表示器14a〜14dの共通端子及び前記排他的OR回
路21a〜21dの第２入力端子に印加するようになってい
る。排他的OR回路21a〜21dの出力端子はそれぞれ液晶表
示器14a〜14dのセグメント端子に接続されている。

液晶ブリンキング用発振回路OSC4は、コンデンサ
C₁₅，抵抗R₈，R₉及びインバータ25からなり、0.4Hzの低
周波パルス電圧を抵抗R₁₀を介して排他的OR回路21aの第
１入力端子に印加するようになっている。

なお、本電子回路は太陽電池13が電源となっている。

以上の構成からなる液量検出装置では、共通電極とな
る連結管５と電気的に導通する液体と、各個別電極9a〜
9dとは、対向電極となり、コンデンサC₁，C₂，C₃，C₄を
形成する。各コンデンサC₁〜C₄の個別電極9a〜9dは上下
に所定間隔を置いて配設されているため、液位によっ
て、各個別電極9a〜9dの位置に液が有るものと無いもの
とが存在する。

液の有る位置で形成されるコンデンサは、液の無いコ
ンデンサよりも静電容量が大きいため、その充電時又は
放電時の電極間電圧の変化に遅れが生じる。

今、仮に液位が第１図，第２図に示すように個別電極
9cの位置まであるとする。

この場合、第３図に示すように、M₂波形のパルス電圧
が各コンデンサC₁〜C₄に印加されると、水の有るコンデ
ンサC₁〜C₃の電極間電圧に充電時及び放電時における波
形Ｍ′は、水の無いコンデンサC₄の波形Ｍ″より緩やか
に変化する。この結果、水の有るコンデンサC₁〜C₃より
インバータ20a〜20cを通過してラッチ回路15に入力され
る電圧波形D₃の印加パルス電圧M₂の立下がり時からの時
間遅れT₂′は、水の無いコンデンサC₄よりインバータ20
dを通過してラッチ回路15に入力される電圧波形D₄の時
間遅れT₂″よりも大きく、ΔT₂＝T₂′−T₂″だけ遅延す
る。

一方、クロックパルスＣは、前記ΔT₂の間にラッチ回
路15でラッチされるように、パルス印加電圧波形M₂の立
上がり時に時間遅れT₁をもって同期するように形成され
る。

従って、Taのラッチ時には、水の有るコンデンサC₁〜
C₃からのD₁〜D₃端子への入力電圧は未だ低レベル（L₀）
であり、_１〜_３端子より高レベルの電圧が出力され
るが、水の無いコンデンサC₄からのD₄端子への入力電圧
は高レベル（Hi）となっているため、_４端子よりL₀の
電圧が出力され、次のラッチ時Tbまで保持される結果、
水の有無が判別されるのである。この間に仮に、時刻Ts
において液位が個別電極9bの位置まで下がったとする
と、コンデンサC₃も水が無い状態となるため、ラッチ回
路15のD₃端子への入力の遅れが短縮され、次のラッチ時
Tbで_３端子よりL₀の電圧が出力されて、液位の変動が
検出される。

ラッチ回路15の_１〜_３端子より液有りでHiの判別
信号が排他的OR回路21a〜21cの第１入力端子に入力され
ている場合、液晶駆動用発振回路OSC3から液晶表示器14
a〜14dの共通端子及び排他的OR回路21a〜21dの第２入力
端子へのパルス電圧がHiであるときには、排他的OR回路
21a〜21cはL₀の電圧を液晶表示器14a〜14cのセグメント
端子に出力し、逆に液晶駆動用発振回路OSC3からのパル
ス電圧がL₀であるときには、排他的OR回路21a〜21cはHi
の電圧を液晶表示器14a〜14cのセグメント端子に出力す
る結果、液晶表示器14a〜14cは交流で駆動され、液有り
の状態を表示する。

また、ラッチ回路15の_４端子より液無しでL₀の判別
信号が排他的OR回路21dの第１入力端子に入力されてい
る場合には、液晶駆動用発振回路OSC3から液晶表示器14
dの共通端子及び排他的OR回路21dの第２入力端子へのパ
ルス電圧がHiのときは、排他的OR回路21dはHiを出力
し、逆のときはL₀を出力する結果、液晶表示器14dの共
通端子とセグメント端子の間に同極性の電圧が印加され
るので、液晶表示器14dは駆動されず、液無しの状態を
表示する。

従って、液晶表示器14a〜14dの表示によって液量を簡
単に識別することができる。

排他的OR回路21aの第１入力端子にはブリンキング用
発振回路OSC4より0.4Hzの低周波パルス電圧が印加され
ているため、最下位置にあるコンデンサC₁に液が有って
ラッチ回路15の_１よりHiの判別信号が出力されている
間は当該低周波パルスの影響を受けず、液晶表示器14a
は他のものと同様に駆動されるが、コンデンサC₁に液が
無くラッチ回路15の_１の判別信号がL₀となったときに
は、当該低周波パルスの影響を受ける。すなわち、発振
回路OSC4からの低周波パルスがHiの間は、液有りの状態
と同様に液晶表示器14aは駆動されるが、当該低周波パ
ルスがL₀の間は液無しの状態と同様に液晶表示器14aは
駆動されなくなる。このため、外部からは表示は点滅状
態となって見えることになり、液量が少ないことが警告
報知されるのである。

なお、前記実施例では、コンデンサC₁〜C₄へのパルス
電圧の立上がり時に同期するクロックパルスによって放
電時の電極間電圧をラッチするようにしているが、パル
ス電圧の立上がり時に同期するクロックパルスによって
充電時の電極間電圧をラッチすることも可能である。

（考案の効果）以上の説明から明らかなように、本考案によれば、複
数の個別電極の各々の位置の液の有無をデジタル的に判
別することにより、液量を検出して表示するようにして
いるため、周波数変換やマイクロコンピュータによる処
理が不要となり、表示のための回路構成が簡単になる。
さらに、液判別手段での判別はクロックパルスに同期し
て断続的に行なうようにしているため、消費電力が少な
い電子部品で回路を構成することができ、商用電源を使
用しないエアーポット等でも太陽電池等を使用すること
により適用可能である。しかも、その複数の個別電極に
より段階的に液量を検出するため、多少の電気的値の変
化があっても誤動作することはない。

また、複数の個別電極と共通電極である液体とが形成
するコンデンサの静電容量が液の有無によって異なり、
その電極間電圧の変化に遅れが生じることを利用して液
の有無を判別しているため、液の種類に左右されず、正
確な検出が行なえる。

さらに、個別電極は連通管に外装し、共通電極は接液
部に設ければよいため、電極の取付構造が簡単である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る液量検出装置を備えたエアーポッ
トの断面図、第２図は液量検出装置の電子回路図、第３
図は液量検出のタイムチャートである。１……内容器、５……連結管（共通電極）、７……水位
管（連通管）、9a〜9d……個別電極、14a〜14d……液晶
表示器（液量表示手段）、15……ラッチ回路（液判別手
段）、OSC1……パルス電圧供給手段、OSC2……クロック
パルス発生手段。

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】容器内又は該容器と連通する非導電性材料
からなる連通管内の液体と接触するように配設した共通
電極と、前記連通管の外面で、かつ、液の高さ方向に配設した複
数の個別電極と、前記両極間にパルス電圧を供給するパルス電圧供給手段
と、前記パルス電圧の立上がり又は立下がり時に所定時間の
遅れをもって同期するクロックパルスを発生するクロッ
クパルス発生手段と、前記クロックパルスに同期して前記両電極間に形成され
る各コンデンサの充電時又は放電時の電圧を検出するこ
とによって各々の個別電極の位置における液の有無を判
別する液判別手段と、該液判別手段からの信号に基づいて液量を外部表示する
液量表示手段とからなることを特徴とする容器の液量検
出装置。