(57)【要約】【課題】貯水容器内の水位管理を行ない、適切に送水する送水装置を提供すること。【解決手段】貯水容器１内部に給水を行う給水弁６と、貯水容器１外部へ送水する送水ポンプ７と、貯水容器１の所定水位を検知する水位検知手段と、給水弁６と送水ポンプ７とを制御する制御手段３０とを備え、水位検知手段は、貯水容器１側面に設けられ外方に向けて凸となる透光性材料からなる導水溝部３と、導水溝部３へ向けて発光する発光素子１９と、発光素子１９と対向し発光素子１９からの光を受光する受光素子２０とを有し、導水溝部３は、発光素子１９と受光素子２０との間に突出するとともに、導水溝部３の表面は、発光素子１９と受光素子２０とを結ぶ光軸に対して傾斜し、制御手段３０は、水位検知手段の出力に基づいて所定水位を保持するように給水弁６および送水ポンプ７を制御することにより、所定水位を保持したまま機器の必要な部位へ適切に送水できる。【選択図】図１
2014010029.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯水容器と、前記貯水容器内部に給水を行う給水弁と、前記貯水容器の水を前記貯水容器外部へ送水する送水ポンプと、前記貯水容器の所定水位を検知する水位検知手段と、前記給水弁と前記送水ポンプとを制御する制御手段とを備え、前記水位検知手段は、前記貯水容器側面に設けられ外方に向けて凸となる透光性材料からなる導水溝部と、前記導水溝部へ向けて発光する発光素子と、前記発光素子と対向し前記発光素子からの光を受光する受光素子とを有し、前記導水溝部は、前記発光素子と前記受光素子との間に突出するとともに、前記導水溝部の表面は、前記発光素子と前記受光素子とを結ぶ光軸に対して傾斜し、前記制御手段は、前記水位検知手段の出力に基づいて前記所定水位を保持するように前記給水弁および前記送水ポンプを制御する送水装置。
【請求項２】
前記水位検知手段を、前記導水溝部の異なる高さに複数個設けたことを特徴とする請求項１に記載の送水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯水容器内の水位を検知し、機器内の必要部位へ送水する送水装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置は、貯水容器内の水位検知を確実に行い、適切に送水するために、フロート（浮き）を使って水位検知を行なう、例えば特許文献１の様な技術が提案されている。
【０００３】
図４は、従来の送水装置の構成を示すものである。
【０００４】
図４は、フロート（浮き）を用いたフロートスイッチ方式による水位検知を行なう送水装置の断面図であり、貯水容器４１への水の給水は給水弁４６の開動作により行われる。
【０００５】
貯水容器４１内に水が貯留されて行くのと同時に、連通する導水管４２の水位も上昇し、この水位に応じて導水管４２内に収められ、浮力を持ったフロート４３が浮き上がり、満水位置に達するとフロート４３上部に設置された突き上げピン４４を持ち上げる事により、水有無検知スイッチ４５の接点を導通させて、貯水容器４１内の水位が満水位置である事を水位検知回路４９が判断すると、給水弁４６を閉じて貯水容器４１内への水の供給を停止する。
【０００６】
なお、装置の動作中は貯水容器４１内の水位に関係なく、送水ポンプ４７は駆動しており、再び水位が低下し、水位検知回路４９が水が無いと判断すると、給水弁４６を開いて水の供給を再開する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−０６４０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記従来の構成では、貯水容器内の１カ所の水位を検知するだけであり、貯水容器内の適正な水位を検知することはできないという課題や、フロートが貯水容器内の汚れや、混入したゴミによって動かなくなったりするという課題があった。
【０００９】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、非接触にて、貯水容器内に貯水した水の水位を、ゴミなどの異物の影響や、水硬度の影響を受けずに、ばらつき無く精度良く水位を検知して水位管理を行ない、機器の必要な部位へ適切に送水する送水装置を提供する事を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記従来の課題を解決するために、本発明の送水装置は、貯水容器と、前記貯水容器内部に給水を行う給水弁と、前記貯水容器の水を前記貯水容器外部へ送水する送水ポンプと、前記貯水容器の所定水位を検知する水位検知手段と、前記給水弁と前記送水ポンプとを制御する制御手段とを備え、前記水位検知手段は、前記貯水容器側面に設けられ外方に向けて凸となる透光性材料からなる導水溝部と、前記導水溝部へ向けて発光する発光素子と、前記発光素子と対向し前記発光素子からの光を受光する受光素子とを有し、前記導水溝部は、前記発光素子と前記受光素子との間に突出するとともに、前記導水溝部の表面は、
前記発光素子と前記受光素子とを結ぶ光軸に対して傾斜し、前記制御手段は、前記水位検知手段の出力に基づいて前記所定水位を保持するように前記給水弁および前記送水ポンプを制御するものである。
【００１１】
これによって、貯水容器内の水位を検知したい位置で精度良く検知して水位管理ができるとともに、機器の必要な部位へ適切に送水することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の送水装置は、非接触にて、貯水容器内に貯水した水の水位を、検知したい位置で精度良く検知して水位管理を行ない、機器の必要部位へ送水する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態における送水装置の分解斜視図
【図２】同送水装置の要部横断面図
【図３】同送水装置の制御回路を示すブロック図
【図４】従来のフロートスイッチを用いた送水装置の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
第１の発明は、貯水容器と、前記貯水容器内部に給水を行う給水弁と、前記貯水容器の水を前記貯水容器外部へ送水する送水ポンプと、前記貯水容器の所定水位を検知する水位検知手段と、前記給水弁と前記送水ポンプとを制御する制御手段とを備え、前記水位検知手段は、前記貯水容器側面に設けられ外方に向けて凸となる透光性材料からなる導水溝部と、前記導水溝部へ向けて発光する発光素子と、前記発光素子と対向し前記発光素子からの光を受光する受光素子とを有し、前記導水溝部は、前記発光素子と前記受光素子との間に突出するとともに、前記導水溝部の表面は、前記発光素子と前記受光素子とを結ぶ光軸に対して傾斜し、前記制御手段は、前記水位検知手段の出力に基づいて前記所定水位を保持するように前記給水弁および前記送水ポンプを制御することにより、貯水容器内の水位を検知したい位置で精度良く検知して水位管理を行いながら、機器の必要な部位へ適切に送水することができる。
【００１５】
第２の発明は、特に、第１の発明の水位検知手段を、前記導水溝部の異なる高さにそれぞれ複数個設けたことにより、他段階の水位検知ができるようになり、水位管理をより適切に行いながら、機器の必要な部位へ適切に送水することができる。
【００１６】
以下、発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。また、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態における送水装置の分解斜視図、図２は、同送水装置の要部横断面図、図３は、同送水装置の制御回路を示すブロック図である。
【００１８】
図１、図２、図３において、透明度がＪＩＳ  Ｋ７３６１に基づく全光線透過率が８０％以上となる透明度の高い合成樹脂材料によって成型された貯水容器１の上部開口部には、開口部を覆うように貯水容器蓋２が配設され、側面には貯水容器１内に水を供給する給水弁６と連結された給水ホース１０や、貯水容器１内の空気や溢水した水を抜くための空気抜き兼水溢れホース８が接続されている。また、給水弁６には、水道蛇口等の外部水源と繋がる給水元ホース９が連結されている。
【００１９】
また、側面に接続された吸入ホース１１に連結された送水ポンプ７には、送水ホース１２が連結され、送水ポンプ７の駆動により、貯水容器１内の水が、貯水容器１外部に設け
られた機器の必要な部位へ送水される。
【００２０】
また、一方の側面には導水溝部３が形成されており、導水溝部３は外方に向かって凸となった略Ｖ字状で、導水溝部３を構成する発光側壁３１、受光側壁３２は、互いに左右対称で等しい傾斜角を有している。導水溝部３は、貯水容器１と一体樹脂形成されており、従って、導水溝部３は透明度の高い合成樹脂材料から構成されている。
【００２１】
貯水容器１内の水位を検知するために、略Ｖ字状の導水溝部３の外方から、所定の位置に、隙間を持って導水溝部３を挟持するように、発光素子１９と受光素子２０が対向し略コ字状に一体化したデバイスであるフォトカプラ１８からなる水位検知手段が配設されている。
【００２２】
このように、導水溝部３は、発光素子１９と受光素子２０との間に突出し、導水溝部３の表面を構成する発光側壁３１、受光側壁３２は、発光素子１９と受光素子２０とを結ぶ光軸に対して等しい傾斜角を有している。
【００２３】
このフォトカプラ１８は、フォトカプラ実装基板１６に設けられている。なお、フォトカプラ実装基板１６には、低水位を検知するための低水位検知フォトカプラ１３、中水位を検知するための中水位検知フォトカプラ１４、満水位を検知するための満水位検知フォトカプラ１５の３個のフォトカプラ１８が、導水溝部３に対して高さ位置を変えて設けられている。
【００２４】
フォトカプラ１８は、光を点滅させて発光する発光素子１９と、この発光素子１９と略Ｖ字状の導水溝部３を挟んで対向する位置に、導水溝部３を通過してきた発光素子１９の光を受光し、発光素子１９から受けた光の強さに基づく光信号を出力する受光素子２０を有している。
【００２５】
外方に向かって凸となった略Ｖ字状の導水溝部３を、隙間を持って挟持するように略コ字状のフォトカプラ１８が配設されているために、導水溝部３の左右対称である発光側壁３１、受光側壁３２の両方の壁は、ほぼ水平に設置され、対向する発光素子１９と受光素子２０を結ぶ光軸に対して、共に図２に示すように水平面上で角度αにて斜めに傾斜している。
【００２６】
そこで次に説明するように、光が屈折率の違う物質に斜めに入射するとき、その境界面で光路が折れ曲がって進む光学特性を利用することにより、水位検知を精度良く行う。
【００２７】
なお、発光素子１９は、例えば発光ダイオードから成り、波長９４０ｎｍ前後の近赤外線を発し、受光素子２０は、例えばフォトダイオード、フォトトランジスタなどから成り、発光素子１９から発光された光は導水溝部３を通過して対と成る受光素子２０に入射し、この受光素子２０から出力された信号は、制御手段３０の水有無検知処理回路３３により、水無し時の出力信号は例えばＬｏｗレベル、水有り時の出力信号をＨｉｇｈレベルになるように設定している。
【００２８】
以上のように構成された送水装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００２９】
図２に示すように、貯水容器１内に水が無ければ、発光素子１９から発せられた光は、透明な導水溝部３の発光側壁３１に対して斜めから入射して、４か所の境界面で光軸の屈折を繰り返した後、受光素子２０に到達する（実線Ａ）。
【００３０】
そして、受光素子２０に光が入力する事により受光素子２０の出力信号はＬｏｗレベル
となり、この信号を水有無検知処理回路３３に入力して、制御手段３０は貯水容器１内に水が入って無いと判断する。
【００３１】
給水弁６が動作して給水ホース１０からの給水が始まり、貯水容器１内の水位が上昇し、導水溝部３の低水位位置に配置された低水位検知フォトカプラ１３まで水位が上昇すると、発光素子１９から発せられた光は、空気層から発光側壁３１へ至る境界面で屈折した後、発光側壁３１から水中へ至る境界面を通過するが、発光側壁３１と水との屈折率は同程度にしてあるので、発光側壁３１から水中へ至る境界面では光はほとんど屈折せず、入射した光はほとんど屈折せずに水中をそのまま直進する。
【００３２】
その後、水中を直進した光は、水中から受光側壁３２へ至る境界面を通過するが、受光側壁３２と水との屈折率は同程度なので、水中から受光側壁３２へ至る境界面では光はほとんど屈折せず、入射した光はほとんど屈折せずに受光側壁３２中をそのまま直進する。
【００３３】
その後、受光側壁３２中を直進した光は、受光側壁３２から空気層へ至る境界面を通過するが、受光側壁３２と空気層とは屈折率が異なるので、受光側壁３２から空気層へ至る境界面で光は屈折することになり、発光素子１９からの光は受光素子２０に到達しないことになる（破線Ｂ）。
【００３４】
よって、貯水容器１内に水が存在すると、受光素子２０からの出力信号はＨｉレベルとなり、この信号を水有無検知処理回路３３に入力して、制御手段３０は、低水位検知フォトカプラ１３の出力に基づき、貯水容器１内の低水位に水が有ると判断する。このときは、中水位検知フォトカプラ１４からの出力はまだＬｏｗレベルなので、中水位にはまだ水が無いと判断し、給水弁６は開動作を続け、貯水容器１内への給水は継続される。
【００３５】
次に、低水位から更に水位が上昇し、低水位検知フォトカプラ１３と共に、中水位検知フォトカプラ１４にて、発光素子１９からの光が受光素子２０に到達しなくなると、制御手段３０は中水位まで貯水容器内に水が達したと判断し、送水ポンプ７を動作させて貯水容器内の水を機器の必要な部位まで送水を開始する。中水位以上の水位のときに送水ポンプ７を駆動するようにしている。
【００３６】
送水ポンプ７を動作させての送水中に、貯水容器１内の水位が中水位から更に上昇し満水位位置に達して、低水位検知フォトカプラ１３、中水位検知フォトカプラ１４と共に、満水位検知フォトカプラ１５にて、発光素子１９からの光が受光素子２０に到達しなくなると、制御手段３０は貯水容器１の満水位まで水が達したと判断する。そして、これと同時に、給水弁６を閉動作させて、貯水容器１内からの溢水を防止する。但し、送水ポンプ７はそのまま送水動作を継続し続けるように制御している。
【００３７】
給水弁６が閉じた状態で、送水ポンプ７を動作継続すると、貯水容器１内の水位は満水位位置から低下するため、満水位検知フォトカプラ１５にて、発光素子１９からの光が受光素子２０に到達して、制御手段３０は満水位から水位が低下したと判断し、再び給水弁６を開動作させて、貯水容器１内に水を給水する。
【００３８】
その間、送水ポンプ７は停止すること無く、継続して送水動作を続ける。つまり、送水ポンプ７を動作させながら、給水弁６を動作させ、満水位になると給水弁６を停止し、満水位から水位が低下すると、再び給水弁６を動作させ、満水位を維持するという制御を所定時間繰り返す。
【００３９】
所定時間の送水が終わると、まず給水弁６を閉じて貯水容器１内への給水を停止する。そして、残水による汚濁が透明な貯水容器１内壁へ付着するのを防止するために、低水位
検知フォトカプラ１３からの出力信号に基づき、制御手段３０が貯水容器１内に水が無くなったと判断するまで、継続して送水ポンプ７を動作させ、全て排水し終わった後に機器の動作を停止するように制御している。
【００４０】
以上のように、本実施の形態においては、制御手段は、複数の水位検知手段から水有無検知処理回路に入力した信号をもとに、給水弁と送水ポンプを制御して、所定時間、貯水容器の所定水位を保持することにより、貯水容器内の水位を検知したい位置で精度良く検知して水位管理ができるとともに、機器の必要な部位へ適切に送水することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上のように、本発明にかかる送水装置は、貯水容器内の水位を検知したい位置で精度良く検知して水位管理ができるとともに、機器の必要な部位へ適切に送水することができるので、貯水装置の水を必要部位へ送る機能を有する他の水使用機器の用途に適用できる。
【符号の説明】
【００４２】
１  貯水容器
３  導水溝部
６  給水弁
７  送水ポンプ
１８  フォトカプラ
１９  発光素子
２０  受光素子
３０  制御手段
３３  水有無検知処理回路
【図１】
2014010029.tif 000003
【図３】
2014010029.tif 000004
【図２】
2014010029.tif 000005
【図４】
2014010029.tif 000006