JPH11248514A

JPH11248514A - 液面検出装置及び方法

Info

Publication number: JPH11248514A
Application number: JP4938098A
Authority: JP
Inventors: Yuji Ogawa; 裕路小川
Original assignee: Organo Corp; Japan Organo Co Ltd
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 1998-03-02
Filing date: 1998-03-02
Publication date: 1999-09-17

Abstract

(57)【要約】【課題】不透明容器の内部の液面を検出する、携帯性
に優れた液面検出装置を提供する。【解決手段】液面検出装置１０は、タンク３０の外壁
を連打するハンマー１２を有する打撃部Ａ１と、タンク
の振動を検出するための、マイクロホン１８、フィルタ
２０、整流・平滑回路２２、電圧／周波数変換器２４及
びスピーカ２６から成る検出部Ａ２とを有する。タンク
３０の外壁を、液面よりも下で打撃すると高い周波数の
音が、液面よりも上で打撃すると低い周波数の音が夫々
スピーカ２４から出力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液面検出装置及び
方法に関し、詳しくは、外部からは見ることが出来ない
非透明の容器内に存在する液体の残量を外部から検出す
るための液面検出装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】内部に液体を保有する容器であって、そ
の素材が金属等の非透明部材（不透明部材）から成る容
器が多用されている。これらの容器は、内部の液体の残
量を外部から見ることは出来ないので、液体の残量を簡
単に知りたい場合には、容器を持ち上げてその重量から
見当をつけるか、或いは、スプレー缶のような軽いもの
では、容器を揺すってみて見当をつける等の方法が一般
的である。また、重量が大きく、動かすことが出来ない
容器の内部の液面を検出するには、一般には、透明な連
通管（レベルゲージ）や覗き窓が利用される。

【０００３】近年、清涼飲料水等の濃縮原液をその場で
薄めて販売する方式の自動販売機が多く利用されてい
る。この形式の自動販売機には、清涼飲料水の種類毎に
その清涼飲料水の原液タンクが常備される。常備された
原液タンクは、内部の濃縮原液の残量が空になると、そ
の都度、濃縮原液が充填された別の原液タンクに交換さ
れる。交換された空の原液タンクは、洗浄及び消毒等の
後に、新たな濃縮原液が充填され、密封の後に再び自動
販売機等に常備される。

【０００４】上記の原液タンクは、比較的重量が大き
く、また、自動販売機の内部が狭いことともあり、自動
販売機の内部で容器を持ち上げたり揺すったりして、原
液の残量を知ることが困難である。ここで、原液の残量
を知るために原液タンクに透明な連通管を取り付ける
と、価格が上昇するとともに、タンクの形状が複雑にな
り、タンクの洗浄や消毒の妨げになる。また、覗き窓の
設置は、原液タンクが密封・加圧状態で使用される態様
が多いことから、シールが複雑となり高価になる。つま
り、連通管や覗き窓を原液タンク毎に設置することは、
原液タンクの価格を上昇させる等の問題があり、実用的
ではない。

【０００５】そこで、一つの方法として、液体を収納す
る非透明容器の外壁面に、そのときの温度によって色が
変化するサーモテープ（感熱テープ）を貼り付ける方
法、あるいは、そのような性質を有する感熱インクを容
器に直接印刷する方法が知られている（特開昭６２−８
８９２３号公報）。この方法では、サーモテープを局部
的に周囲温度以上に加熱（又は冷却）し、その加熱後に
サーモテープの温度が低下して周囲温度に至るまでの色
の変化を観察する。

【０００６】上記方法は、液体と気体との熱伝導率（熱
抵抗）の違いを利用したもので、容器内の液体に対向す
る位置のサーモテープ部分は、加熱あるいは冷却された
温度から周囲温度に戻る迄の時間が短く、一方容器内の
気体と対向する位置のサーモテープ部分は、周囲温度に
戻る迄の時間が長い。従って、周囲温度に戻るまでの間
に、液面の位置を境にしてサーモテープの色が異なる時
点がある。この色変化を観察することにより、液面位置
を知ることが出来るものである。

【０００７】ところで、サーモテープを周囲温度以下に
冷却する方法として、冷風を吹き付ける等の方法がある
が、装置の面で難点があり、またサーモテープを冷蔵庫
等で冷却する等の場合には、サーモテープを着脱式にし
なければならない。この場合、何度か使用するうちに、
サーモテープの粘着性が低下して使用できなくなるので
実用的ではない。

【０００８】一方、サーモテープを周囲温度以上に加熱
する方法としては、熱風を吹き付ける方法、アイロンの
ような電熱部材を加熱して押し付ける方法、サーモテー
プを加熱するためのヒータを予めテープ自体に埋め込む
方法、人体の例えば手による加熱方法、或いは、感熱テ
ープを貼付した容器に熱湯を収容する方法等が提案され
ており、熱源が得られ易いことから冷却の場合よりも実
現性が高い。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】感熱テープを利用して
容器の液面を検出する上記従来の方法は、有用な方法で
はあるが、必ずしも携帯に便宜ではないという欠点があ
り、また、多くの容器の液面を検出する場合には、感熱
テープを何度も加熱しなければならない煩雑さがある。
更に、場所によっては適当な熱源が利用できないことが
あり、かかる場合には感熱テープ自体を利用することが
できない。

【００１０】本発明は、上記に鑑み、外部からは見るこ
とが出来ない容器の液面を、容器自体を持ち上げたり揺
すったりすることなく検出する手段となる液面検出装置
及び方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の液面検出装置は、測定対象の容器の壁面を
打撃する打撃手段と、打撃によって発生した容器の振動
を検出する振動検出手段と、該振動検出手段の出力から
可聴周波数成分よりも高い周波数成分を取り出すフィル
タと、該フィルタの出力の強弱を判定する出力判定手段
とを備えることを特徴とする。

【００１２】また、本発明の液面検出方法は、測定対象
の壁面を打撃し、打撃によって発生した振動を検出し、
検出した振動の周波数から可聴周波数成分よりも高い周
波数成分を取り出し、取り出した高い周波数成分の出力
の強弱から容器内部の液面を検出することを特徴とす
る。

【００１３】本発明の液面検出装置及び方法では、液面
以下のレベルで容器の壁面を打撃すると、容器に発生す
る振動の周波数成分の内で可聴周波数成分よりも高い周
波数成分が特に容器内部の液体で吸収されるため、容器
外部で検出される容器の振動の前記可聴周波数よりも高
い周波数成分の出力が、液面より上のレベルで打撃した
場合の出力に比して弱まることから、その周波数成分で
の出力の強弱に基づいて、液面より上を打撃したか下を
打撃したかを検出できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。図１
は、本発明の一実施形態例の液面検出装置を、被測定対
象を成すタンクと共に示すブロック図である。液面検出
装置１０は、液面を検出するタンクの外壁を打撃する打
撃部Ａ１と、打撃によって発生するタンクの振動に基づ
いてタンク内部の液面を検出するための検出部Ａ２とか
ら構成される。

【００１５】打撃部Ａ１は、タンク３０の外壁を実際に
打撃するハンマー１２と、コイル１４Ａ及び永久磁石１
４Ｂからなり、永久磁石１４Ｂの周期的往復動によって
ハンマー１２をタンク３０に向けて連続的に駆動するア
クチュエータ部１４と、コイル１４Ａを励磁する交流駆
動回路１６とから構成される。ハンマー１２は、例え
ば、５０回／秒程度の頻度でタンク３０の外壁を連打す
る。

【００１６】検出部Ａ２は、タンク３０の外壁に隣接し
て配置されてタンク３０の振動を音として検出するマイ
クロホン１８と、マイクロホン１８の出力から高周波数
成分のみを通過させる高域通過フィルタ（ＨＰＦ）２０
と、ＨＰＦ２０の出力を整流・平滑する整流・平滑回路
２２と、整流・平滑回路２２の出力電圧を周波数の高低
に変換する電圧／周波数変換器２４と、電圧／周波数変
換器２４の出力を音として発生するスピーカ２６とから
構成される。

【００１７】マイクロホン１８には、例えば、高い周波
数域まで特性が良好なエレクトレット・コンデンサ型マ
イクロホンが採用される。ＨＰＦ２０は、例えば、オペ
レーショナル・アンプ（ＯＰアンプ）を用いたアクティ
ブフィルタで構成し、バタワース特性を３段に重ね、遮
断周波数を可聴周波数のほぼ上限である１０ｋＨｚとす
る。遮断特性は、例えば、オクターブ当り９ｄＢとす
る。電圧／周波数変換回路２４は、直流電圧信号のレベ
ルを周波数の高低に変換する。本実施形態例では、例え
ば、ハンマー１２及びマイクロホン１８に隣接するタン
ク内部が液体の場合で４００Ｈｚに、気体の場合で１２
００Ｈｚに変換する。スピーカ２６には、例えば円板状
の圧電スピーカを採用する。

【００１８】図２は、上記実施形態例の液面検出装置１
０の形状を示す透視斜視図である。液面検出装置１０
は、全体として、携帯に適したハウジング２８内に収容
されている。ハウジング２８の外壁に隣接する裏面側に
は、タンク外壁に接触する金属製の４本のガイド（脚）
３２、外壁を連打するハンマー１２、及び、外壁の振動
を検出するマイクロホン１８が露出している。４本のガ
イド３２は、夫々が１つの長方形の４つの頂点位置とな
るように配置され、円筒形のタンク外壁に適合してい
る。金属ガイド３２の内上の２つのガイド３２が装置の
電源スイッチを構成している。ハンマー１２は、そのア
クチュエータ部１４と共に１つのユニットを構成してい
る。ハンマー１２とマイクロホン１４とは同じ高さに配
置される。

【００１９】ハウジング２８の内部には、装置の全体制
御を行うと共に検出部Ａ２の一部を構成する回路基板３
６と、９ボルト電源を供給するバッテリ３４と、圧電ス
ピーカ２６とが収容される。圧電スピーカ２６は、検出
装置１０の前面に向けて配置される。

【００２０】図３は、上記実施形態例の液面検出装置１
０で、自動販売機等に常備される清涼飲料水の濃縮原液
タンク３０の液面を検出する様子を示した外観図であ
る。液面検出装置１０は、裏面のガイドがタンク３０の
外壁に押し付けられながら、壁面に沿ってゆっくりと上
下させられる。スイッチを成す２つのガイドがタンクの
金属面で導通することで、まず、検出装置１０の電源が
オンとなる。次いで、コイルが励磁され、ハンマーがタ
ンク外壁を連打すると、タンク３０の振動音がマイクロ
ホンによって検出され、その結果がスピーカから出力さ
れる。

【００２１】ハンマー及びマイクロホンの高さがタンク
内部の液面よりも低いと、タンク振動音の可聴周波数成
分よりも高い周波数成分は、隣接する内部の液体に吸収
されて、その高い周波数成分の出力が弱くなる。その結
果、ＨＰＦの出力が低下し、スピーカからは低い周波数
（４００Ｈｚ）の音が出力される。また、ハンマー及び
マイクロホンの高さが内部の液面よりも高いと、ＨＰＦ
の出力が高いので、スピーカからは高い周波数（１２０
０Ｈｚ）の音が出力される。操作者は、矢印に沿って検
出装置１０を上下させながらその周波数の高低を判断
し、タンク内部の液面の位置を知ることが出来る。

【００２２】測定対象のタンクの側壁の肉厚が異なる
と、その固有周波数が異なるため、検出装置の出力には
差異が生ずる。しかし、この場合でも、液面位置を境に
して、スピーカの出力は異なるので、液面位置の決定が
可能である。タンクの肉厚等が異なる場合には、それに
合わせてマイクロホンやスピーカ等の特性を適切に選定
することが好ましい。この意味で、本実施形態例の液面
検出装置は、特に同種のタンクの内部の液面の検出に好
適である。

【００２３】上記実施形態例の液面検出装置では、全体
の大きさがほぼタバコ大の大きさであり、携帯性が特に
良好である。また、バッテリ駆動であるので、熱源や商
用電源等を利用する場合に比して、容易に且つ簡便に多
数のタンクの液面測定が可能である。本実施形態例にお
ける、液面を境にしてスピーカの出力が変化する構成に
代えて、例えば、光量の変化を採用することも考えられ
るが、人間の知覚上の観点からは音の方が好ましい。

【００２４】なお、上記実施形態例では、振動を検出す
るマイクロホンの出力をＨＰＦで処理し、その結果を電
圧／周波数変換してスピーカで出力した例を示した。し
かし、本発明は、可聴周波数成分よりも高い周波数成分
の振動が特に液体によって吸収されるという原理にその
基礎を置くものであるから、上記実施形態例の構成には
限定されず、実施形態例から種々の修正及び変更が可能
である。例えば、電圧／周波数変換及びスピーカによる
出力に代えて、単に電圧計を使用してもよい。また、ス
イッチ部を成す金属ガイドに代えて、押圧接触式のスイ
ッチを採用することも出来る。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、携帯性
及び取扱い性が良好な液面検出装置を提供し、且つ、同
種の多数の容器の液面測定に特に好適な液面検出方法を
提供した顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態例の液面検出装置のブロッ
ク図。

【図２】図１の液面検出装置の透視斜視図。

【図３】図１の液面検出装置による検出の様子を示す斜
視図。

【符号の説明】

１０液面検出装置Ａ１打撃部Ａ２検出部１２ハンマー１４駆動部１４Ａコイル１４Ｂ永久磁石１６交流駆動回路１８マイクロホン２０高域通過フィルタ２２整流・平滑回路２４電圧／周波数変換回路２６スピーカ２８ハウジング３０タンク（容器）３２金属ガイド３４バッテリ３６回路基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測定対象の容器の壁面を打撃する打撃手
段と、打撃によって発生した容器の振動を検出する振動
検出手段と、該振動検出手段の出力から可聴周波数成分
よりも高い周波数成分を取り出すフィルタと、該フィル
タの出力の強弱を判定する出力判定手段とを備えること
を特徴とする液面検出装置。
【請求項２】前記出力判定手段は、前記フィルタの出
力を整流する整流器を有する、請求項１に記載の液面検
出装置。
【請求項３】測定対象の壁面を打撃し、打撃によって
発生した振動を検出し、検出した振動の周波数から可聴
周波数成分よりも高い周波数成分を取り出し、取り出し
た高い周波数成分の出力の強弱から容器内部の液面を検
出することを特徴とする液面検出方法。