JPH10185656A - 液位センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 石油ファンヒータにおいて、液体燃料がその
表面張力によって透光体の下側に付着したまま残留した
場合の空運転による異常燃焼を回避する。 【解決手段】 互いに所定の間隔を開けて左右に並設さ
れた発光脚部１２ａおよび受光脚部１２ｂを有する透光
体１２を備え、この透光体１２の発光脚部１２ａの最終
残液付着部位より高い位置に発光素子１３を埋設する。
透光体１２の受光脚部１２ｂの最終残液付着部位より高
い位置に受光素子１４を発光素子１３と同じ高さで対向
させて埋設する。発光素子１３と受光素子１４との間に
燃料検出空間１９を形成し、受光素子１４が受光したと
きに液体燃料が所定レベル以上あることを検出する。こ
れにより、液体燃料が所定レベルに達していないにも拘
らず所定レベルにあるとの誤認が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、石油ファンヒータ
等の液体燃料燃焼装置の燃料タンク内の液体燃料などの
液体を検出する液位センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来の液位センサの作動機構を示
す原理図であり、（ａ）は液体燃料が所定レベルにある
場合の正面図、（ｂ）は液体燃料が所定レベルにない場
合の正面図である。

【０００３】従来この種の液位センサとしては、例えば
特開平３−１５２３０８号公報に開示されているよう
に、灯油などの液体燃料と空気との屈折率の差に着目
し、スネルの法則を利用したものが知られていた。

【０００４】すなわち、このような液位センサでは、図
６に示すように、発光ダイオード等の発光素子１３とフ
ォトトランジスタ等の受光素子１４が透明な合成樹脂製
の透光体１２に埋設されており、この透光体１２の屈折
率は空気の屈折率よりも大きく、かつ液体燃料１５の屈
折率よりも小さい。

【０００５】そして、燃料タンク内に液体燃料１５が所
定レベル以上ある場合には、図６（ａ）に示すように、
透光体１２が液体燃料１５中に浸漬された状態となって
いるため、発光素子１３から放射された光は透光体１２
と液体燃料１５との境界面から屈折率の大きい側に透過
して液体燃料１５中を直進してしまい、受光素子１４に
は入射しない。その結果、受光素子１４に接続されたス
イッチング回路がＯＦＦとなって電磁ポンプが駆動さ
れ、燃料タンク内の液体燃料１５がバーナへ供給されて
燃焼するように制御される。

【０００６】また、燃料タンク内の液体燃料１５が所定
レベル未満になると、図６（ｂ）に示すように、透光体
１２が液体燃料１５から上方に露出し、透光体１２の周
囲には空気が存在する状態となるため、発光素子１３か
ら放射された光は透光体１２と液体燃料１５との境界面
で全反射して受光素子１４に入射する。その結果、受光
素子１４に接続されたスイッチング回路がＯＮとなって
電磁ポンプの駆動が停止し、液体燃料１５のバーナへの
供給が停止するように制御される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、透光体１２が
液体燃料１５中に浸漬された後、液体燃料１５から露出
した際には、透光体１２の表面に油切れをよくする撥水
性処理を施すなどの特別処理をしない限り、図６（ｂ）
に一点鎖線で示すように、液体燃料１５がその表面張力
によって透光体１２の下側に付着したまま残留すること
があり、その場合には、発光素子１３から放射された光
はこの残留する液体燃料１５によって透光体１２と液体
燃料１５との境界面を透過してしまうので、燃料タンク
内の液体燃料１５が所定レベル未満に低下したにも拘ら
ず液体燃料１５が所定レベルにあると誤認される。その
結果、液体燃料１５が所定レベルに達していない状態で
あるにも拘らず電磁ポンプが継続駆動されて、いわゆる
油なし状態における電磁ポンプの空運転が行われ、異常
燃焼が発生してしまう危険性があった。

【０００８】本発明は、上記事情に鑑み、透光体の下側
に液体燃料などの液体が付着していても、燃料供給用な
どの電磁ポンプの空運転による異常燃焼を回避すること
ができる点で安全性の高い液位センサを提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明による液
位センサは、互いに所定の間隔を開けて左右に並設され
た発光脚部および受光脚部を有する透光体を備え、この
透光体の発光脚部の最終残液付着部位より高い位置に発
光素子を埋設し、前記透光体の受光脚部の最終残液付着
部位より高い位置に受光素子を前記発光素子と同じ高さ
で対向させて埋設し、これら発光素子と受光素子との間
に液体検出空間を形成し、前記受光素子が受光したとき
に液体が所定レベル以上あることを検出するようにして
構成される。

【００１０】また、上記透光体の発光脚部および受光脚
部の下端を上記最終残液付着部位とし、この下端から所
定高さだけ高い位置に上記発光素子および上記受光素子
を設けて構成される。

【００１１】また、上記液体検出空間に液体がないとき
に上記発光素子から上記受光素子へ向かう光が当該液体
検出空間との境界面で全反射するように上記透光体にプ
リズム部を設けて構成される。

【００１２】さらに、上記液体検出空間に液体があると
きに上記発光素子から上記受光素子へ向かう光が当該液
体検出空間との境界面で上記受光素子側に屈折するよう
に上記透光体にプリズム部を設けて構成される。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００１４】図１は液体燃料燃焼装置の代表機種である
石油ファンヒータの一例を示す斜視図、図２は図１に示
す石油ファンヒータの燃料タンク付近の拡大図、図３は
本発明による液位センサの一実施形態を示す図であり、
（ａ）はその正面図、（ｂ）はその底面図、図４は図３
に示す液位センサの拡大図であり、（ａ）はその縦断面
図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図、図５は図３に示す液位
センサの作動機構を示す原理図であり、（ａ）は液体燃
料が所定レベルにある場合の底面図、（ｂ）は液体燃料
が所定レベルにない場合の底面図である。

【００１５】液体燃料燃焼装置である石油ファンヒータ
１は、図１に示すように、ケーシング２を有しており、
ケーシング２の前面には温風吹出口３が形成されてい
る。また、ケーシング２の上面には蓋５が開閉自在に取
り付けられており、蓋５の下方のケーシング２内には燃
料タンク６が設置されている。燃料タンク６内の燃料貯
留空間８には、図２に示すように、灯油などの液体燃料
１５が貯留されており、燃料タンク６の上側にはカート
リッジタンク７が着脱自在に載置されている。また、燃
料タンク６の上面には電磁ポンプ９が装着されており、
電磁ポンプ９の基台９ｂには、その吸込筒部９ａと平行
になる形で液位センサ１０が下向きに取り付けられてい
る。そして、電磁ポンプ９、液位センサ１０および液体
供給管（図示せず）で、液体燃料１５をバーナ（図示せ
ず）へ供給する液体供給装置を構成している。

【００１６】この液位センサ１０は、図３に示すよう
に、本体１１を有しており、本体１１の下側にはΠ字形
の透明な合成樹脂からなる透光体１２が付設されてい
る。透光体１２の発光脚部１２ａの上端部近傍には、図
４に示すように、透光させにくい色、例えば黒色の合成
樹脂からなる発光暗箱１６が埋設されており、発光暗箱
１６には縦長の発光スリット１６ａが形成されている。
さらに、発光暗箱１６内には発光ダイオード等の発光素
子１３が収容されている。一方、透光体１２の受光脚部
１２ｂの上端部近傍には黒い合成樹脂製の受光暗箱１７
が埋設されており、受光暗箱１７には受光スリット１７
ａが前記発光暗箱１６の発光スリット１６ａに対向する
形で形成されている。さらに、受光暗箱１７内にはフォ
トトランジスタ等の受光素子１４が収容されている。

【００１７】ここで、透光体１２の発光脚部１２ａに
は、図３に示すように、プリズム部１２ｃが発光素子１
３と受光素子１４とを結ぶ光軸上に形成されており、こ
の光軸上には液体検出空間としての燃料検出空間１９が
燃料タンク６内の燃料貯留空間８と連通するように形成
されている。

【００１８】石油ファンヒータ１は以上のような構成を
有するので、燃料タンク６内に所定レベルの液体燃料１
５がある場合にはその燃焼が行われ、燃料タンク６内の
液体燃料１５が所定レベルよりも大幅に低下した場合に
は、たとえ液体燃料１５が透光体１２の下側に付着した
まま残留していても液体燃料１５の燃焼が行われないこ
ととなり、燃料タンク６内の液体燃料１５が電磁ポンプ
９の吸込筒部９ａに達していない状態での空運転を未然
に防止して異常燃焼の発生などを防ぎ、石油ファンヒー
タ１の安全性を高めることができる。

【００１９】すなわち、燃料タンク６内に所定レベルの
液体燃料１５がある場合には、図５（ａ）に示すよう
に、液位センサ１０の透光体１２が液体燃料１５中に浸
漬された状態となっているため、発光素子１３から放射
された光は透光体１２のプリズム部１２ｃと液体燃料１
５との境界面を所定の屈折角で屈折しつつ透過した後、
液体燃料１５中を直進し、液体燃料１５と透光体１２の
受光脚部１２ｂとの境界面を所定の屈折角で屈折しつつ
透過して受光素子１４に入射する。そのため、受光素子
１４に接続されたスイッチング回路がＯＮとなって電磁
ポンプ９が駆動され、燃料タンク６内の液体燃料１５が
バーナ（図示せず）へ供給されて燃焼するように制御さ
れる。

【００２０】なお、発光素子１３から放射される光は発
光暗箱１６の発光スリット１６ａで発光方向が限定され
るので、この光が受光素子１４以外の部位に放射される
ことがなく、受光素子１４への光の指向性を高めること
ができる。また、受光素子１４に入射する光は受光暗箱
１７の受光スリット１７ａで受光方向が限定されるの
で、発光素子１３以外の光源からの光が受光素子１４に
入射して誤動作を招く事態を回避することが可能とな
る。

【００２１】また、燃料タンク６内の液体燃料１５が消
費されて所定レベルよりも低くなると、図５（ｂ）に示
すように、液位センサ１０の透光体１２が液体燃料１５
から上方に露出し、透光体１２の周囲には空気が存在す
る状態となるため、発光素子１３から放射された光の大
部分は透光体１２のプリズム部１２ｃと液体燃料１５と
の境界面で全反射してしまい、受光素子１４に入射する
光は少ない。その結果、受光素子１４に接続されたスイ
ッチング回路がＯＦＦとなって電磁ポンプ９の駆動が停
止し、液体燃料１５のバーナへの供給が停止するように
制御される。

【００２２】この際、図４（ａ）に一点鎖線で示すよう
に、液体燃料１５がその表面張力によって透光体１２の
下側に付着したまま残留することがあるが、この液体燃
料１５が最後まで付着して残りやすい部位、すなわち最
終残液付着部位は透光体１２の発光脚部１２ａ、受光脚
部１２ｂの下端部近傍であり、一方、発光素子１３およ
び受光素子１４の配設位置は透光体１２の発光脚部１２
ａおよび受光脚部１２ｂの上端部近傍であることから、
発光素子１３から受光素子１４に向かう光軸上には液体
燃料１５が付着したまま残りにくくなるため、透光体１
２に残留した液体燃料１５が発光素子１３および受光素
子１４による液体燃料１５の有無の検出動作に影響を及
ぼすことはない。従って、透光体１２に残留した液体燃
料１５に起因して燃料タンク６内の液体燃料１５が所定
レベルよりも大幅に低下しているにも拘らず液体燃料１
５が所定レベルにあると誤認され、液体燃料１５のレベ
ルが電磁ポンプ９の吸込筒部９ａよりも低い状態で電磁
ポンプ９が駆動されて電磁ポンプ９の空運転が行われて
しまう事態を回避することができることから、空運転に
よって異常燃焼が生じる危険性を回避することが可能と
なり、安全性に優れる。

【００２３】また、光軸上に燃料検出空間１９を設けた
ことにより、この燃料検出空間１９との境界面となる透
光体１２の表面に沿って液体燃料１５が下に垂れるよう
に液体燃料１５を自重案内することができるようにな
り、この光軸上への液体残り（溜まり）を抑制防止で
き、液体燃料１５が所定レベル未満に低下したにも拘ら
ず燃料ありと判断する誤判断を抑制できる。

【００２４】さらに、発光素子１３と受光素子１４とが
対向し、かつ両素子１３、１４を結ぶ光軸が液面と平行
になるように両素子１３、１４を透光体１２内に埋設し
たので、この両素子１３、１４間に形成される燃料検出
空間１９に位置する液体燃料１５の状態、例えば良灯
油、不良灯油、悪質灯油、変質灯油といった灯油を構成
する分子の構造や沸点や酸化反応による変色などで区別
できる灯油の状態を判断することが可能である。すなわ
ち、灯油が酸化して変色すると透明度が低下するので、
光の透過率が低下し、受光素子１４側に到達する光量も
減少する。そのため、この光量のレベル変化にて灯油の
状態を判別することができる。特に、不良灯油や悪質灯
油は時間変化による変質（変色）が良灯油に比べて早い
ことから、時間経過をも加味すれば、良灯油と不良灯油
もしくは悪質灯油の判別も可能となる。

【００２５】なお、上述の実施形態においては石油ファ
ンヒータ１の液位センサ１０について説明したが、石油
ファンヒータ１以外の液体燃料燃焼装置に本発明を適用
することも可能である。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、互
いに所定の間隔を開けて左右に並設された発光脚部およ
び受光脚部を有する透光体を備え、この透光体の発光脚
部の最終残液付着部位より高い位置に発光素子を埋設
し、前記透光体の受光脚部の最終残液付着部位より高い
位置に受光素子を前記発光素子と同じ高さで対向させて
埋設し、これら発光素子と受光素子との間に燃料検出空
間などの液体検出空間を形成し、前記受光素子が受光し
たときに液体燃料などの液体が所定レベル以上あること
を検出するようにしたので、液体が所定レベルよりも低
下した場合には、透光体の下側に液体が残留しているか
否かを問わず、発光素子から放射された光が受光素子に
入射することはないことから、液体が所定レベルに達し
ていないにも拘らず液体が所定レベルにあると誤認され
ることはなく、たとえ液体が透光体の下側に残留してい
ても空運転による異常燃焼を回避することが可能とな
る。

【００２７】また、上記透光体の発光脚部および受光脚
部の下端を上記最終残液付着部位とし、この下端から所
定高さだけ高い位置に上記発光素子および上記受光素子
を設けたので、透光体に付着した液体はその自重によっ
て発光脚部および受光脚部の下端、すなわち発光素子お
よび受光素子より低い位置に移動することから、光軸上
に液体残りが発生しにくくなり、液体レベルの誤判断を
防止することが可能となる。

【００２８】また、上記液体検出空間に液体がないとき
に上記発光素子から上記受光素子へ向かう光が当該液体
検出空間との境界面で全反射するように上記透光体にプ
リズム部を設けたので、受光素子への光の誤入射をプリ
ズム部によって阻止することができることから、上述し
た異常燃焼の回避を確実なものとすることが可能とな
る。

【００２９】さらに、上記液体検出空間に液体があると
きに上記発光素子から上記受光素子へ向かう光が当該液
体検出空間との境界面で上記受光素子側に屈折するよう
に上記透光体にプリズム部を設けたので、受光素子への
入射をプリズム部によって達成することができることか
ら、上述した異常燃焼の回避を確実なものとすることが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】液体燃料燃焼装置の代表機種である石油ファン
ヒータの一例を示す斜視図である。

【図２】図１に示す石油ファンヒータの燃料タンク付近
の拡大図である。

【図３】本発明による液位センサの一実施形態を示す図
であり、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその底面図であ
る。

【図４】図３に示す液位センサの拡大図であり、（ａ）
はその縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図である。

【図５】図３に示す液位センサの作動機構を示す原理図
であり、（ａ）は液体燃料が所定レベルにある場合の底
面図、（ｂ）は液体燃料が所定レベルにない場合の底面
図である。

【図６】従来の液位センサの作動機構を示す原理図であ
り、（ａ）は液体燃料が所定レベルにある場合の正面
図、（ｂ）は液体燃料が所定レベルにない場合の正面図
である。

【符号の説明】

１……液体燃料燃焼装置（石油ファンヒータ） １０……液位センサ １２……透光体 １２ａ……発光脚部 １２ｂ……受光脚部 １２ｃ……プリズム部 １３……発光素子 １４……受光素子 １５……液体（液体燃料） １９……液体検出空間（燃料検出空間）

フロントページの続き (72)発明者 千葉 泰常 東京都大田区池上５丁目23番13号 太産工 業株式会社内 (72)発明者 木村 正剛 東京都大田区池上５丁目23番13号 太産工 業株式会社内 (72)発明者 森戸 克美 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 大澤 岳史 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 氏家 俊彦 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに所定の間隔を開けて左右に並設さ
   れた発光脚部および受光脚部を有する透光体を備え、こ
   の透光体の発光脚部の最終残液付着部位より高い位置に
   発光素子を埋設し、前記透光体の受光脚部の最終残液付
   着部位より高い位置に受光素子を前記発光素子と同じ高
   さで対向させて埋設し、これら発光素子と受光素子との
   間に液体検出空間を形成し、前記受光素子が受光したと
   きに液体が所定レベル以上あることを検出することを特
   徴とする液位センサ。
2. 【請求項２】 透光体の発光脚部および受光脚部の下端
   を最終残液付着部位とし、この下端から所定高さだけ高
   い位置に発光素子および受光素子を設けたことを特徴と
   する請求項１に記載の液位センサ。
3. 【請求項３】 液体検出空間に液体がないときに発光素
   子から受光素子へ向かう光が当該液体検出空間との境界
   面で全反射するように透光体にプリズム部を設けたこと
   を特徴とする請求項１または請求項２に記載の液位セン
   サ。
4. 【請求項４】 液体検出空間に液体があるときに発光素
   子から受光素子へ向かう光が当該液体検出空間との境界
   面で受光素子側に屈折するように透光体にプリズム部を
   設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載
   の液位センサ。