JPH05322628A - 容器中の液量検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 容器中に注入される液体の注入量を自動的に
検出し、適量で注入を中止させる信号を出力する容器中
の液量検出装置の提供。 【構成】 給液口から容器中へ落下供給される液の供給
口に設けた第１の検出電極、該第１検出電極を一端と
し、容器中へ落下供給される液柱と容器中の蓄積液を介
して形成される導電回路の他端として設ける第２の検出
電極及び両検出電極に接続して該導電回路の電気抵抗を
測定する液量調整回路から成る容器中の液量検出装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、容器に液体を注入する
システムに用いられ、容器中に注入される液体の注入量
を自動的に検出し、適量で注入を中止させる信号を出力
する容器中の液量検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の容器に液体を注入するシステムに
用いられる容器の液量検出装置は、例えば図４、図５に
歯科治療装置におけるコップ自動給水装置の回路説明図
及び電気開閉部分作動説明図を示すごときものであっ
て、受皿Ｔの上にコップＫを置くと、受皿はコップの重
量を受けて沈下し、受皿Ｔに取り付けられているマグネ
ット２７が沈下して電気開閉部分１０の個所において、
電気開閉部分を閉（ＯＮ）とするので、電気回路が形成
され、電磁弁ＳＶを動作させてコップＫに給水を開始す
る。

【０００３】コップにうがい用水が満たされると、コッ
プＫと水の重量が自動給水装置の受皿Ｔに伝わり、受皿
が更に沈下する。これにより、マグネット２７が更に一
段下のＯＦＦの位置に降り、電気開閉部分１０が開とな
り、電気回路が断となるので電磁弁ＳＶが動作を停止
し、給水が停止する。

【０００４】しかるに、かかる要求を満たすためには受
皿Ｔを支えるスプリングは、弾性係数を厳密に管理して
製作されなければならず、またコップの種類、例えば金
属コップ、プラスチックコップ、紙コップ等のコップの
重量差に対応するために、その都度自動給水装置の検出
部分を調節する必要に迫られる。特に、プラスチックコ
ップ、紙コップ等は重量が僅少なため、従来方法では対
応できなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記したごとく、従来
の容器中の液量検出装置ではスプリングの製作に関して
厳密なる品質管理が要求され、かつ、容器の重量差に対
応するための調整が不可欠であり、保守性に欠ける問題
が存在した。本発明の容器中の液量検出装置は、容器に
注入される液の電気抵抗値を全電子化された制御回路を
用いることにより、自動的に注入量を計測し、前記欠陥
を回避して容器の種類の如何に拘わらず、常時一定量の
液体を容器中に注入することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、給液
口から容器中へ落下供給される液の供給口に設けた第１
の検出電極、該第１検出電極を一端とし、容器中へ落下
供給される液柱と容器中の蓄積液を介して形成される導
電回路の他端として設ける第２の検出電極及び両検出電
極に接続して該導電回路の電気抵抗を測定する液量調整
回路から成る容器中の液量検出装置である。該発明にお
いては、特に液供給管を二股にして二つの供給口に各々
第１、第２の検出電極を設けることが好ましい。

【０００７】

【実施例】図１は本発明を歯科治療装置におけるコップ
への自動給水装置に適用した例の給水部分の説明斜視図
である。図２は本発明実施例の要部をなす容器への給水
量検出制御部分の回路例を示す図である。図３は給水部
分と制御回路の接続関係を示す回路図で、給水量検出部
７における給水部分の電気的接続関係を等価的に回路図
として示したものである。

【０００８】図１において、給水管の途中に電磁弁ＳＶ
があり、この弁を開閉することによりコップＫへの給水
量を調節し、常時一定量のうがい用水をコップＫに供給
する。電磁弁ＳＶを出た所で給水管が２股に別れ、その
分岐点に検出電極Ｃが設けられており、この検出電極Ｃ
と後述する図２の回路接続部６のトランジスタＱ₅のコ
レクタ電極とが接続されている。検出電極Ｃにより先の
給水管は２股に別れて２本となり、１ＫΩ〜４０ＭΩ程
度の絶縁抵抗を有するプラスチック管等を用いて給水部
分に導かれる。給水管の先端出口の個所に検出電極Ａ及
びＢが設けられ、検出電極Ａは図２の水量調整可変安定
化回路３の可変出力端子に、検出電極Ｂは水量検出部７
の集積回路ＩＣ_２の入力端子に接続されている。

【０００９】受皿Ｔの個所にフォトセンサ（フォトダイ
オード４１並びにフォトトランジスタ５１）が設置され
ており、この両者間にコップＫが載置されると両者間の
光カップラーが断たれるので、コップＫが受皿Ｔ上に置
かれた事を検出する。

【００１０】図２において、交流電源の一方は電磁弁Ｓ
ＶとリレーＲＬのメーク接点ｒｌとが直列に接続されて
おり、メーク接点ｒｌの開閉により電磁弁ＳＶを開閉さ
せてコップＫに給水が行われるようになっている。

【００１１】交流電源の他方が整流回路１に導かれ、交
流より直流に整流される。この直流出力がＤＣ１２Ｖ安
定化電源２に導かれ、本例の電子回路を駆動するＤＣ１
２Ｖの安定化電源を得ている。

【００１２】水量調整可変安定化回路３は可変抵抗ＶＲ
_１によりその出力電圧Ａが４〜１１．５Ｖに可変できる
ように構成されており、この可変出力電圧Ａが給水管の
検出電極Ａと接続されている。この可変出力電圧Ａは、
コップＫに給水される水量の変化を、給水管の先端出口
（給液口）からコップＫ中に落下給水される水柱を介し
て形成される導電回路の電気抵抗値ＶＲＺ（Ａ−Ｚ−Ｂ
間の電気抵抗値）を検出してコップＫに満たされた水量
を計測し、定量となったことを検出するための電圧で、
給水されるうがい用水の水の純度による電気抵抗値のバ
ラツキ並びに供給される水量を可変するための検出電圧
を可変抵抗ＶＲ_１にて補償するための機能も有してい
る。この可変出力電圧Ａは通常ＤＣ６．３Ｖ程度に設定
して使用する。

【００１３】発振及びドライバー回路４は、フォトセン
サ４１，５１を駆動させるための発振回路である。

【００１４】コップ検出部５は、フォトセンサ４１，５
１間のコップＫの有無を検知するための回路である。

【００１５】回路接続部６は、ＤＣ１２Ｖ安定化電源２
と水量検出部７を電気的に接続するための回路であり、
トランジスタＱ₅、抵抗６１，６２、コンデンサＣ₃で構
成されている。コップＫが受皿Ｔ上に無い場合、前述し
たごとくコップ検出部６のトランジスタＱ₄がオンとな
っているので抵抗６１，６２は短絡された状態となって
いる。したがって、トランジスタＱ₅のベースに入力信
号が無いのでトランジスタＱ₅はオフとなり、水量検出
部７へのＤＣ１２Ｖ安定化電源の供給を断っている。コ
ップＫが受皿Ｔ上に載置されるとコップ検出部はこれを
検知し、トランジスタＱ₄がオフとなるので、トランジ
スタＱ₅は抵抗５８，６１，６２による分圧により、信
号がトランジスタＱ₅のベースに入ってオンとなり、水
量検出部７へＤＣ１２Ｖ安定化電源が供給される結果、
水量検出部７が稼働し、コップＫへ給水を開始する。な
お、コンデンサＣ₃と抵抗６２で時定数回路が構成され
ており、コップＫが受皿Ｔ上に載置されてから若干時間
遅れて水量検出部７へ電源が供給される。したがって、
コップＫが受皿Ｔ上に完全に載置された後に給水が開始
され、水がこぼれないよう対策されている。

【００１６】水量検出部７は、集積回路ＩＣ_２、トラン
ジスタＱ_６抵抗７１，７２，７３，７４，７５，コンデ
ンサＣ₄，Ｃ₅，ツエナーダイオードＺＤ_２，ダイオード
Ｄ_２，Ｄ₃により構成され、コップＫ内のうがい用水の
電気抵抗値ＶＲＺ（Ａ−Ｚ−Ｂ間）を計測することによ
り、水量が適正か否かを判断し、電磁弁ＳＶを開閉する
ための回路である。この水量検出部７には、検出電極Ｂ
よりの入力がダイオードＤ₃を介して集積回路ＩＣ_２の
入力部に、また、検出電極Ｃよりの入力が（ー）ライン
に接続されている。給水管内の検出電極Ａ−Ｃ間の水の
電気抵抗値をＲＡ、検出電極Ｂ−Ｃ間の水の電気抵抗値
をＲＢ，検出電極Ａ−Ｂ間（Ａ−Ｚ−Ｂ間）の電気抵抗
値をＶＲＺとすると、これ等の入力抵抗の電気的接続関
係を図３に等価的に示してある。この水量検出部７に
は、適正水量を計測する機能の外に、以下に記載する保
安機能も持たせている。

【００１７】水量検出部７の集積回路ＩＣ_２は、入力信
号が０レベルの場合にトリガーゲート回路によるトリガ
ー信号にて駆動し、出力信号を発生する。このトリガー
ゲート回路は抵抗７３,７４並びにコンデンサＣ₄による
時定数回路で、回路接続部６のトランジスタＱ₅がオン
してＤＣ１２Ｖ安定化電源が供給された直後は、コンデ
ンサＣ₄は充電されていないから集積回路ＩＣ_２の制御
電圧は０レベルであって集積回路ＩＣ_２を駆動するトリ
ガー信号を発生する。抵抗７４を通じて徐々に充電され
るに従ってその制御電圧は上昇し、所定レベルに達する
と集積回路ＩＣ_２の駆動を止めるように制御している。
集積回路ＩＣ_２が駆動すると、その出力信号が抵抗７
１,７２に出現する。この出力信号が抵抗７１,７２で分
圧され、トランジスタＱ_６のベースに導かれてトランジ
スタＱ_６がオンし、これと直列に接続されているリレー
ＲＬを動作させるので、そのメーク接点rlを閉とし、電
磁弁ＳＶを動作させて給水を開始する。

【００１８】コップＫ内に給水が開始されると、電気抵
抗値ＲＢは固定であるが、コップＫ内の電気抵抗値ＶＲ
Ｚは給水されるに従って急速にその抵抗値が減少するの
で、集積回路ＩＣ_２の入力信号レベルは急激に上昇し、
所定信号レベルに達すると集積回路ＩＣ_２はその駆動を
停止し、出力信号を断とする。この所定信号レベルは、
水量調整可変安定化回路２の出力電圧の２／３程度のレ
ベルに設定する。即ち、ＲＢ≒２ＶＲＺ程度のレベルに
設定しておく。集積回路ＩＣ_２の出力信号が断となる
と、トランジスタＱ_６もオフとなり、リレーＲＬを復旧
させるのでメーク接点rlは開となり、電磁弁ＳＶを停止
させて給水を停止する。

【００１９】給水が止まると図３に示す入力信号のＶＲ
Ｚが無限大となり、集積回路ＩＣ_２に再び給水信号を入
力することになるので、これを防ぐための保安回路が必
要となる。この機能を果たすものの一つが前記したトリ
ガーゲート回路である。ＤＣ１２Ｖ安定化電源が供給さ
れた直後は、コンデンサＣ₄は充電されていないのでト
リガーを発して集積回路ＩＣ_２を駆動させるが、抵抗７
４を通じて徐々に充電されてその電位が上昇し、所定レ
ベル以上となると集積回路ＩＣ_２を駆動しないように制
御しているが、一旦コップＫが満水となった後は、回路
接続部６のトランジスタＱ₅を一旦オフとし、コンデン
サＣ₄の電荷を放電させなければ集積回路ＩＣ_２は再動
作しない。

【００２０】集積回路ＩＣ_２の入力部に抵抗７５、コン
デンサＣ₅、ダイオードＤ_２による時定数を有するタイ
マー回路を設け、給水部分の電気抵抗値の検出回路と並
列に信号を入力させている。この回路は、給水部分に異
常を生じた際に、タイミングを計って集積回路ＩＣ_２の
動作を停止し、給水部分が水浸しになることを防ぐため
の保安回路である。水量検出部７にＤＣ１２Ｖ安定化電
源が供給されると、コンデンサＣ₅は初期であるから電
荷は無く０レベルであり、この０レベル信号がダイオー
ドＤ_２を通じて集積回路ＩＣ_２に入力する。その後抵抗
７５を通じて徐々にコンデンサＣ₅に電荷が蓄積される
から、ダイオードＤ_２を通じて入力される信号レベルが
電荷に比例して上昇する。信号レベルが所定レベルに達
すると集積回路ＩＣ_２の動作は停止するが、この回路は
検出回路の保安回路であるから、検出部分における水量
調整可変安定回路２の出力電圧の２／３程度のレベルに
達するまでの時間より若干長い時定数を設定しておく必
要がある。

【００２１】本発明実施例の作用を回路図に基づいて説
明する。歯科治療装置において、コップＫがうがい用水
の受皿Ｔ上に無い場合、フォトセンサ４１,５１間には
その受光を防げるコップＫが存在しないので、フォトダ
イオード４１の１．０〜１．３ＫＨｚの点滅光がフォト
トランジスタ５１に入光し、フォトトランジスタ５１は
この点滅光を受けて１．０〜１．３ＫＨｚの信号を発生
し、ＤＣ１２Ｖ安定化電源２を断とする。従って、水量
検出部には電源が供給されないので、コップＫへは給水
されない。

【００２２】コップＫがうがい用水の受皿Ｔ上に載置さ
れると、フォトダイオード４１の発光信号が遮断される
ので、フォトトランジスタ５１には発光信号が致達せ
ず、フォトトランジスタ５１はオフとなり、信号を発生
しないので、ＤＣ１２Ｖ安定化電源２が水量検出部７に
供給され、コップＫへ給水を開始する。

【００２３】最初はコップＫ内にはうがい用水が無いの
で、計測部分Ａ−Ｂ間(Ａ−Ｚ−Ｂ間)の電気抵抗値は無
限大であるから、集積回路ＩＣ_２には０レベル信号が入
力する。また、トリガーゲート回路のコンデンサＣ₄も
０レベルなので、集積回路ＩＣ_２は出力を発生し、抵抗
７１,７２に信号が出現するため、トランジスタＱ_６は
オンし、これと直列に接続されているリレーＲＬを動作
させてそのメーク接点rlをへ閉とするから、電磁弁ＳＶ
が動作してコップＫに給水を開始する。コップＫ内にう
がい用水が給水されるに従って検出部分Ａ−Ｂ間は、急
激に電気抵抗値が減少し、集積回路ＩＣ_２の入力レベル
が上昇するので、所定レベル値に達すると集積回路ＩＣ
_２は出力を停止する。出力が停止するとトランジスタＱ
_６もオフとなり、リレーＲＬを復旧させるのでメーク接
点rlは開となり、電磁弁ＳＶの動作を止めて給水を停止
する。

【００２４】コップＫが満水となり、患者がうがいを行
うためにコップＫを取り上げると、フォトセンサ４１,
５１間には再びフォトダイオード４１の点滅信号がフォ
トトランジスタ５１に入力するから、フォトトランジス
タ５１は信号を発生し、ＤＣ１２Ｖ安定化電源を断と
し、水量検出部への電源供給を断つので給水は行なわれ
ない。コップＫが満水であって、医師若しく患者が一時
的にコップＫを取り上げて直ちに受皿Ｔ上に戻した場
合、即ち、フォトセンサ４１,５１を一時的に動作させ
て満水コップＫを受皿Ｔ上に戻した場合、前記したシー
ケンスでうがい用水が給水を開始するが、水量検出部の
集積回路ＩＣ_２の入力信号が直ちに所定レベルを越える
ので、集積回路ＩＣ_２はその出力を止め、トランジスタ
Ｑ_６をオフして電磁弁ＳＶの動作を止めるので、満水コ
ップＫに更に給水されることも無く、コップＫよりうが
い用水を溢れさせることはない。

【００２５】以上に実施例として説明したごとく、図１
〜図３に示す制御回路を用いることにより、スプリング
等の機構部品を一切使用することなく、全電子化された
制御回路でコップへの自動給水装置が実製作できた。本
発明の容器中の液量検出装置は、前記実施例に限定され
るものではなく、種々の変形・応用が可能である。即ち
容器への給液口には２股に分かれた給液管を用いて説明
したが、給液の絶縁抵抗は固定抵抗であるから、例えば
コップが受皿上に載置されたことを検知して固定抵抗と
直列に接続されている検出電極を電極棒状に構成して容
器の中に挿入できるようにすれば、給液管を１本として
も同一の効果が得られる。また、容器が金属製の場合に
は受皿に各検出電極のいずれか一方を接続しておいても
同一の効果が得られる。また、本実施例は歯科治療装置
におけるうがい用水の給水装置として説明したが、容器
中に一定量の液体を供給する装置、例えば、実験用ビー
カーへの液体供給装置、ジュース等の自動販売機に応用
できることは明白である。

【００２６】

【発明の効果】以上実施例等において詳述したごとく本
発明の容器中の液量検出装置は、下記のごとき利点を有
する。 ．スプリングの弾性係数に依存することがないため製
作が容易であり、マグネット、リードリレー、スプリン
グ等の収容スペースが必要なくなり、小型軽量化が実現
できる。 ．容器の重量差に基づく給液部分の調整が必要としな
くなったので、保守が容易となった。また、いかなる種
類の容器にも対応でき、特に紙コップのごとき重量の僅
少なコップにも対応できる。 ．容器への供給液量の調整も可変抵抗を調整するのみ
で可能であるから、熟練した保守者に依存することな
く、現場で随時、容易に調整することができる。 ．電子回路のみであるから、パーツインサータを用い
て組立配線が自動化できるので、コストダウンに資する
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例に係る歯科治療装置におけるコッ
プ自動給水装置の要部説明斜視図。

【図２】実施例のコップ自動給水装置の液量検出制御部
分の制御回路図。

【図３】実施例のコップ自動給水装置の給水部分と制御
回路との接続関係を等価的に示した回路図。

【図４】従来の歯科治療装置におけるコップ自動給水装
置の回路説明図。

【図５】従来のコップ自動給水装置における電気的開閉
部分の作動説明図。

【符号の説明】

１：整流回路 ２：ＤＣ１２Ｖ安定化電
源 ３：水量調整可変安定化回路 ４：発振及びドライバー
回路 ５：コップ検出部 ６：回路接続部 ７：水量検出部 １０：リードリレー ２７：永久磁石 ４１，５１：フォトセン
サ Ｋ：コップ ＲＬ：リレー ＳＶ：電磁弁 Ｔ：受皿 ＶＲ_１：水量調整可変抵抗

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 給液口から容器中へ落下供給される液の
   供給口に設けた第１の検出電極、該第１検出電極を一端
   とし、容器中へ落下供給される液柱と容器中の蓄積液を
   介して形成される導電回路の他端として設ける第２の検
   出電極及び両検出電極に接続して該導電回路の電気抵抗
   を測定する液量調整回路から成る容器中の液量検出装
   置。
2. 【請求項２】 液供給管を二股にして二つの供給口に、
   第１、第２の各々検出電極を設けることを特徴とする請
   求項１の容器中の液量検出装置。