(57)【要約】【課題】  液量の確認を容易にするだけでなく、液量に関する情報の提示も可能な液量表示装置を提供する。【解決手段】  液量表示装置は、容器１０と連通する液量表示管２０内に向けて所定の波長の光を照射する光源４０と、受光状況に応じた受光信号を出力する受光部５０と、受光信号を処理する処理部６０とを備える。上記の光源４０由来の入射光に応じて可視光を放射する少なくとも１種類の光体を含み且つ液体Ｗの表面に浮かぶ材料で形成された浮き子３０が、液量表示管２０の内部に収納されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を収容する容器の内部と連通して上下方向に延びた液量表示管と、
前記液量表示管の一端側から前記液量表示管内に向けて所定の波長の光を照射する光源と、
前記液量表示管の他端側に配置され受光状況に応じた受光信号を出力する受光部と、
前記受光信号を処理する処理部とを備え、
前記液量表示管の内部に、前記光源由来の入射光に応じて可視光を放射する少なくとも１種類の光体を含み且つ前記液体の表面に浮かぶ材料で形成された浮き子が収納されていることを特徴とする液量表示装置。
【請求項２】
液体を収容する容器の内部と連通して上下方向に延びると共に、前記容器の内部に配置され、かつ、内管と外管とが互いに離間して配置される内外二重の管構造に形成された液量表示管と、
前記液量表示管の下端側に設置され、前記内管内に向けて所定の波長の光を照射する光源と、
前記液量表示管の上端側に配置され受光状況に応じた受光信号を出力する受光部と、
前記受光信号を処理する処理部とを備え、
前記液量表示管の内部に、前記光源由来の入射光に応じて可視光を放射する少なくとも１種類の光体を含み且つ前記液体の表面に浮かぶ材料で形成された浮き子が収納されることを特徴とする液量表示装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の液量表示装置において、
前記受光部は、前記光源由来の入射光をカットする光学フィルタを備えることを特徴とする液量表示装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項記載の液量表示装置において、
前記浮き子は、前記光体として、所定の第１温度から所定の第２温度に上昇した場合の蛍光強度維持率が所定の割合以上の第１蛍光体及び前記第１温度から前記第２温度に上昇した場合の蛍光強度維持率が前記所定の割合未満である第２蛍光体をそれぞれ少なくとも１種類含むことを特徴とする液量表示装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載の液量表示装置において、
前記光源からの励起光を分岐導光する導光レンズを備え、
前記導光レンズは、前記光源が発光した励起光の一部が前記浮き子を前記液量表示管の一方の側から照射し、前記光源が発光した励起光の他の一部が前記浮き子を前記液量表示管の前記一方の側とは反対の側から照射するように、前記光源からの励起光を分岐導光し、
前記導光レンズは、
前記光源が発光した励起光の一部を、前記浮き子に対して液量表示管の前記一方の側から照射する励起光分岐部と、
前記光源が発光した励起光の残部を前記液量表示管の前記一方の側とは反対の側に導光する励起光導光部と、
該励起光導光部によって前記液量表示管の前記一方の側とは反対の側に導光された励起光を、前記浮き子に対して前記液量表示管の前記一方の側とは反対の側から照射するように折り返す励起光折返し部とを有していることを特徴とする液量表示装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項記載の液量表示装置において、
前記処理部は、前記受光信号に応じて、前記光源の照射を停止させる処理、前記光源の照射間隔を調整する処理、警報を発する処理及び前記容器に収容されている液体に対する処理を停止させる処理のうち少なくとも１つを行うことを特徴とする液量表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液量表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、周囲が暗い状況下においても、所定の容器等に収容されている液体の量を容易に視認可能な液量表示装置が知られている。例えば、特許文献１には、液量を確認するための液量表示管と、液量表示管の一方側に設けられ、励起光を発光する固体光源と、液量表示管に配設された当該個体光源からの励起光により励起されて蛍光を発する蛍光体を含み、液体の表面に浮かぶ蛍光体フロートとを備える液量表示装置が提案されている。
【０００３】
特許文献１記載の液量表示装置によれば、固体光源からの励起光によって蛍光体が励起されることにより、液体の表面に浮かぶ蛍光体フロートから蛍光が発せられる。ユーザは、この蛍光を視認することにより、液量表示装置の液面の位置、ひいては液量を容易に確認することが出来る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−６３１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術では、ユーザによる液量の確認は容易になるものの、液量表示装置側で液量に関する情報は得られない。このため、例えば液量が少なくなった場合に、ユーザに対して給水を要請する、空焚き防止処理を行う等、液量に関する情報を得て実行し得る処理を行うものではなかった。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑み、液量の確認を容易にするだけでなく、液量に関する情報を提示できる液量表示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】
【０００７】
本発明の液量表示装置は、液体を収容する容器の内部と連通して上下方向に延びた液量表示管と、前記液量表示管の一端側から前記液量表示管内に向けて所定の波長の光を照射する光源と、前記液量表示管の他端側に配置され受光状況に応じた受光信号を出力する受光部と、前記受光信号を処理する処理部とを備え、前記液量表示管の内部に、前記光源由来の入射光に応じて可視光を放射する少なくとも１種類の光体を含み且つ前記液体の表面に浮かぶ材料で形成された浮き子が収納されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明で用いられる光体には、入射光に応じて蛍光を発光する蛍光顔料又は蛍光体等の固体材料、入射光に応じて蛍光を発光する蛍光塗料等の液体材料、及び鏡面等の光反射体が含まれる。
【０００９】
本発明の液量表示装置によれば、液量表示管内に収納された浮き子の光体が光源由来の入射光に応じて可視光を放射するので、ユーザは、周囲が暗い状況下でも液量を容易に確認することができる。
【００１０】
また、浮き子が受光部から近ければ近いほど、受光部で受光できる光体由来の光の強度は高くなる一方、浮き子が受光部から遠ければ遠いほど、受光部で受光できる光体由来の光の強度は低くなる。液面に浮かんでいる浮き子と液量表示装置の他端側に設置された受光部との距離は液量に対応しているので、受光部が出力する受光信号は、浮き子由来の光の強度、すなわち液量に関する情報を示すこととなる。この受光信号が処理部で処理されることにより、液量に関する情報を装置内に保存する、外部装置へ送信する等の、液量に関する情報の提示が可能になる。
【００１１】
また、前記液量表示管は、前記容器の内部に配置されてもよい。このとき、内管と外管とが互いに離間して配置される内外二重の管構造に形成され、前記光源は、前記液量表示管の下方に設置され、かつ、前記内管内に向けて前記光を照射することが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、内管と外管とが互いに離間して配置されることにより、内管と外管との間に液体よりも低屈折率の空気が介在する。内管内と空気との屈折率のため、光源由来の光が内管内で全反射するので、液量表示管内部を効率よく導光する。この結果、光源由来の光の浮き子に到達する割合が増加するので、入射光に応じて光体が放射する可視光の強度が高くなる。これに伴い、受光部が受光できる浮き子内の光体由来の光の受光状況に、より液量に関する情報が受光部で反映され易くなる。
【００１３】
本発明の液量表示装置において、前記受光部は、前記光源由来の入射光をカットする光学フィルタを備えることが好ましい。これによれば、光源由来の入射光の影響を低減した上で、浮き子内の光体由来の光を受光部が受光できるので、浮き子と受光部との距離が受光部における受光状況に反映され易くなる。
【００１４】
本発明の液量表示装置において、前記浮き子は、前記光体として、所定の第１温度から所定の第２温度に上昇した場合の蛍光強度維持率が所定の割合以上の第１蛍光体及び前記第１温度から前記第２温度に上昇した場合の蛍光強度維持率が前記所定の割合未満である第２蛍光体を、それぞれ少なくとも１種類含むことが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、容器に収納された液体の温度が第１温度から第２温度に上昇した場合、当該液体の温度が第１温度であった場合と比較して、第１蛍光体の蛍光強度が、第２蛍光体の蛍光強度よりも相対的に高くなる。この結果、温度に応じて浮き子の発光態様が変化するので、ユーザが浮き子を見ることにより、容器に収納された液体の温度を把握しやすくなる。
【００１６】
本発明の液量表示装置において、前記光源からの励起光を分岐導光する導光レンズを備え、前記導光レンズは、前記光源が発光した励起光の一部が前記浮き子を前記液量表示管の一方の側から照射し、前記光源が発光した励起光の他の一部が前記浮き子を前記液量表示管の前記一方の側とは反対の側から照射するように、前記光源からの励起光を分岐導光し、前記導光レンズは、前記光源が発光した励起光の一部を、前記浮き子に対して液量表示管の前記一方の側から照射する励起光分岐部と、前記光源が発光した励起光の残部を前記液量表示管の前記一方の側とは反対の側に導光する励起光導光部と、該励起光導光部によって前記液量表示管の前記一方の側とは反対の側に導光された励起光を、前記浮き子に対して前記液量表示管の前記一方の側とは反対の側から照射するように折り返す励起光折返し部とを有していることが好ましい。
【００１７】
これらの液量表示装置によれば、液量表示管の一方の側にのみ光源が設けられている場合であっても、浮き子を液量表示管の一方の側からと、液量表示管の一方の側とは反対の側からという、両方の側から照射することにより、浮き子の全面を発光させることができる。これに伴い、受光部が受光できる浮き子内の光体由来の光の受光状況に、より液量に関する情報が受光部で反映され易くなる。
【００１８】
本発明の液量表示装置において、前記処理部は、前記光源の照射を停止させる処理、前記光源の照射間隔を調整する処理、警報を発する処理及び前記容器に収容されている液体に対する処理を停止させる処理のうち少なくとも１つを行うことが好ましい。
【００１９】
当該構成の液量表示装置によれば、処理部が液量が反映されている受光状況を表す受光信号に応じて適切な処理を行うので、液量に関する情報が適切に活用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態の液量表示装置を示す図で、（ａ）はある程度の液体Ｗが存在する場合の液量表示装置を示し、（ｂ）は渇水時の液量表示装置を示す。
【図２】ストッパ２１の構成を示す図。
【図３】第１実施形態の液量表示装置の回路構成を示す図。
【図４】液量と抵抗６１における検知電圧との関係を示すグラフ。
【図５】浮き子３０の構成を示す図で、（ａ）は浮き子３０の構成の一例を示し、（ｂ）は内部に重り３３ｂを取り付けた場合の浮き子３０の構成の一例を示す。
【図６】第２実施形態の液量表示装置の構成を示す図で、（ａ）は液量表示装置の斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面で、光源４０から出射された光の光路を示す。
【図７】第３実施形態の液量表示装置の斜視図。
【図８】第３実施形態の液量表示装置の構成を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図９】第３実施形態における光源１４０から出射された光の光路を示す図で、（ａ）は液量表示管１２０が単管構造である場合、（ｂ）は液量表示管１２０が２重構造である場合を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１（ａ）は、本発明の液量表示装置の一構成例を示す図である。図１（ａ）を参照すると、本発明の液量表示装置は、液体（例えば水）Ｗを収容する容器１０と連通管１１を介して連通し、かつ、上下方向に延びた内径ｄ１の液量表示管２０と、当該液量表示管２０の下方に配置され、かつ、液量表示管２０内部へ向けて紫外光から緑色可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を発光する光源４０とを有する。
【００２３】
液量表示管２０には、液体Ｗの表面（液面）に浮かび、光源４０からの励起光により励起され光源４０の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類の蛍光体を含む外径ｄ２（ｄ２＜ｄ１）の浮き子３０が配設されている。
【００２４】
また、液量表示装置は、液量表示管２０の上端に配設された受光部５０と、当該受光部５０に接続された処理部６０とを備える。
【００２５】
連通管１１は、光源４０からの励起光が照射する部分については、光源４０からの励起光を液量表示管２０内の浮き子３０に向けて透過させる材料（透明材料）で形成されている。また、液量表示管２０は、外部から視認可能なように、少なくとも一部が透明な材料で構成されている。
【００２６】
また、図１（ａ）に示されるように、液量表示管２０には、液量表示管２０と容器１０との間で液体Ｗの連通を妨げずに浮き子３０を液量表示管２０内に保持するためのストッパ２１が設けられている。具体的には、このストッパ２１は、液量表示管２０の下方に光を透過しない材料で形成される。
【００２７】
また、ストッパ２１は、図２に示されるように、浮き子３０が収まるような半球型の切込みと、当該切込みの下端に内径ｄ３（ｄ３＜ｄ２）の貫通孔２２とを備える。
【００２８】
図１（ｂ）に示されるように、渇水時には、浮き子３０がストッパ２１の当該切込みに収まるので、浮き子３０が液量表示管２０から流出することはない。
【００２９】
浮き子３０がストッパ２１の切込みに収まると、光源由来の光が直接的には浮き子３０よりも上方に届かなくなる。このため、受光部５０には浮き子３０内部の蛍光体由来の光のみが届くが、液体が供給されない限り浮き子３０は同じ位置にあるので、受光部５０における受光量はほぼ一定になる。
【００３０】
ストッパ２１に代えて、浮き子３０の容器１０への流出を防止するための部材、例えばメッシュ状の金網が採用されてもよい。この場合、メッシュの粗さは、浮き子３０の外径ｄ２よりも小さい（細かい）が、図１（ａ）の例では、光源４０からの励起光の浮き子３０への光路をできる限り妨げない粗さであるのが好ましい。また、このストッパ２１は、例えば、光源４０からの励起光を透過させる材料（透明材料）で形成されてもよい。
【００３１】
また、浮き子３０は、蛍光体が練り込まれた樹脂で形成され、液量表示管２０において液体Ｗの表面（液面）に浮かぶように比重が調整されている。浮き子３０に使用される材料としては、液体Ｗの比重（液体Ｗが水の場合は、１）よりも小さい比重の材質のものを選択しても良いし、浮き子３０の内部に適当な容積の空洞を設け、液体Ｗの表面（液面）に浮かぶよう設計にしてもよい。
【００３２】
浮き子３０は、必ずしも球状である必要は無く、円錐状、円柱状、多角形などの形状をとっても良い。また、浮き子３０が球状である場合、その外径ｄ２は、液量表示管２０の内径ｄ１に対して小さいものである必要がある。
【００３３】
また、本発明の液量表示装置が電気湯沸かし器又は保温容器などの高温の液体を収容する機器に用いられる場合、浮き子３０は、高温の液体中（例えば熱湯中）で劣化しないことが求められる。この場合、蛍光体が分散される浮き子３０の材料には耐熱性の高い材質が適している。例えば、液体が水である場合、浮き子３０は、１５０℃以上で劣化しないような耐熱性が高い材料を用いて形成されることが好ましい。具体的には、蛍光体が分散される浮き子３０の材料としては、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂などの材料が１５０℃以上でも劣化しないため好ましい。
【００３４】
また、浮き子３０の材料としては、上述した組成の蛍光体粉末をＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３などの成分を含むガラス中に分散したものも使用することができる。ガラス母体に発光中心イオンを添加したガラス蛍光体としては、Ｃｅ３＋やＥｕ２＋を付活剤として添加したＣａ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系やＹ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系などの酸窒化物系ガラス蛍光体を用いても良い。また、浮き子３０には、蛍光体セラミックスが用いられてもよい。
【００３５】
光源４０は、図３に示されるように、発光器４１と抵抗４２とを備える。発光器４１としては、紫外光から緑色可視光領域に発光波長をもつ発光ダイオードや半導体レーザなどが採用され得る。
【００３６】
より具体的に、発光器４１には、例えば、ＩｎＧａＮ系の材料を用いた発光波長が約３８０ｎｍ乃至約４０５ｎｍの近紫外光を発光する発光ダイオードや半導体レーザなどを用いることができる。この場合、浮き子３０に含まれる蛍光体としては、波長が約３８０ｎｍ乃至約４０５ｎｍの紫外光により励起されるものとして、例えば、
赤色蛍光体には、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、Ｃａ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、（Ｃａ，Ｓｒ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、ＫＳｉＦ６：Ｍｎ４＋、ＫＴｉＦ６：Ｍｎ４＋等が用いられ、
黄色蛍光体には、（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｃａｘ（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６：Ｅｕ２＋等が用いられ、
緑色蛍光体には、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｂａ３Ｓｉ６Ｏ１２Ｎ２：Ｅｕ２＋、（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）８：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋等が用いられ、青色蛍光体には、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋等が用いられる。
【００３７】
また、発光器４１には、例えば、ＧａＮ系の材料を用いた発光波長が約４６０ｎｍ程度の青色光を発光する発光ダイオードや半導体レーザなどを用いることができる。この場合、浮き子３０に含まれる蛍光体としては、波長が約４４０ｎｍ乃至約４７０ｎｍの青色光により励起されるものとして、例えば、
赤色蛍光体には、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、Ｃａ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、（Ｃａ，Ｓｒ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、ＫＳｉＦ６：Ｍｎ４＋、ＫＴｉＦ６：Ｍｎ４＋等が用いられ、
黄色蛍光体には、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｃａｘ（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６：Ｅｕ２＋等が用いられ、
緑色蛍光体には、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、（Ｌｕ，Ｙ）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、Ｙ３（Ｇａ，Ａｌ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋、ＣａＳｃ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｂａ３Ｓｉ６Ｏ１２Ｎ２：Ｅｕ２＋、（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）８：Ｅｕ２＋等が用いられる。
【００３８】
受光部５０は、受光器５１とこれを収納するケース５２とで構成される。
【００３９】
受光器５１は、フォトダイオードからなり、図１（ａ）に示されるように、液量表示管２０の上端に設置されているケース５２に収容され、浮き子３０に含まれる蛍光体由来の光をケース５２を介して受光できるように下方（液量表示管２０の内部）に向けて設置されている。
【００４０】
ケース５２は、蛍光体由来の光を透過させるように、例えば透明材料で構成されている。ケース５２は、光学フィルタ（ハイパスフィルタ）を備えることにより、浮き子３０に含まれる蛍光体以外の光（例えば光源４０由来の光）を遮断するように構成されていてもよい。
【００４１】
処理部６０は、受光部５０の受光器５１と電気的に接続され、受光器５１の受光量（を示す受光信号）に応じて処理するように構成される。具体的には、図３に示すように、処理部６０は、並列に接続された当該抵抗６１と検知回路６２とで構成され、受光器５１と直列に接続される。受光器５１と処理部６０の直列回路は、光源４０と並列に接続されている。発光器４１及び受光器５１には、電池等の電源２３から、電源スイッチ２４を介して電力が供給される。なお、電源スイッチ２４のオンまたはオフにより、電源２３の電力供給がオン又はオフされる。
【００４２】
図３の回路構成によれば、発光器４１から出た光により、液量表示管２０内の浮き子３０の蛍光体が励起されて発光し、その光が受光器５１に到達する。これにより、受光器５１の受光量に応じた電流が発生し、抵抗６１を流れることで、抵抗６１の両端間に電位差が生じる。この電位差を検知回路６２で検出することにより、受光器５１の受光状況、すなわち液体Ｗの液量に応じた処理が可能となる。
【００４３】
処理部６０は、受光部５０の受光状況（抵抗６１に生じた電圧）に応じた出力信号を外部に出力する処理、当該出力信号をメモリに保存する処理、受光部５０の受光状況を液量を示す信号に変換する処理を行うように構成されてもよい。処理部６０は、また、受光部５０の受光状況が液量が所定の液量以下であることを示す場合に、前記容器に収容されている液体に対する処理を停止させる処理（例えば、容器１０の加熱器に対し容器１０を加熱停止信号を出力する処理）、液量が少ない旨の報知等の警報を発する処理、液体の供給があるまで光源４０の発光を停止する処理を行うように構成されてもよい。
【００４４】
また、処理部６０は、受光部５０の受光状況として液量が所定の液量以下である（例えば浮き子３０がストッパ２１の貫通孔２２を塞いでいる状態である）ことを示す場合に、光源４０を一定間隔（例えば２秒点灯３秒消灯等）で点滅させるように構成されてもよい。このようにすることで、光源４０に使用される電力を節約できる。
【００４５】
このような構成の液量表示装置では、液量表示管２０において液体Ｗの表面（液面）に浮かんでいる浮き子３０に、空間的に離れて配置されている光源４０からの励起光を照射すると、浮き子３０に含まれている蛍光体が光源４０からの励起光により励起されて発光する（蛍光発光する）。この浮き子３０の発光により、周囲が暗い状況下においても、ユーザは、液量表示管２０において液体Ｗの表面（液面）の位置ＷＬ、ひいては液量を容易に視認することができる。
【００４６】
例えば、球状の浮き子３０の全面が一様な材質（蛍光体が分散された材料）で覆われている場合、図１（ａ）の例では、光源４０からの励起光は、例えば球状の浮き子３０の外面の下半分しか照射せず、浮き子３０の外面の下半分しか蛍光の発光がない。
【００４７】
浮き子３０の全面からの均一な蛍光の発光を得るためには、浮き子３０は、光源４０からの光を吸収し均一に発光することが望ましい。このためには、浮き子３０の構造として、例えば図５（ａ）に断面図で示すように、浮き子３０の内部に空洞部３２を設け、浮き子３０の空洞部３２内に光源４０からの励起光を導入する励起光導入部（光学的部位）３３ａを設けることができる。
【００４８】
図５（ａ）の例では、励起光導入部（光学的部位）３３ａは、浮き子３０の重心を励起光導入部３３ａ側に移動させる機能（浮き子３０の下部に必ず励起光導入部３３ａが来るようにする機能）をも有しており、これにより、浮き子３０の空洞部３２内に光源４０からの励起光を導入することができる。
【００４９】
図５（ａ）の例では、励起光導入部３３ａは、浮き子３０の重心を励起光導入部３３ａ側に移動させる機能（浮き子３０の下部に必ず励起光導入部３３ａが来るようにする機能）をも有しているが、例えば図５（ｂ）（断面図）のように、浮き子３０の内部に重り３３ｂを設け、この重り３３ｂに、浮き子３０の重心を励起光導入部３３ａ側に移動させる機能（浮き子３０の下部に必ず励起光導入部３３ａが来るようにする機能）をもたせることもできる。
【００５０】
このように、浮き子３０の内部に空洞部３２を設け、浮き子３０の空洞部３２内に光源４０からの励起光を導入する励起光導入部３３ａを設けることにより、浮き子３０の内部全面にほぼ均一に励起光を照射することができ、浮き子３０の全面をほぼ均一に蛍光発光させることができ、視認性がより一層高められる。また、受光部５０において受光される浮き子３０由来の受光量が増加する。
【００５１】
上述したように、浮き子３０としては、例えば、透明樹脂に蛍光体粒子を分散した内部に空洞を有する球状のものであって、励起光を導入する励起光導入部（光学的部位）３３ａを有しているものを用いることができる。
【００５２】
また、浮き子３０としては、例えば、蛍光体ガラスからなる内部に空洞を有する球状のものであって、励起光を導入する励起光導入部（光学的部位）３３ａを有しているものを用いることができる。
【００５３】
また、浮き子３０としては、例えば、蛍光体セラミックスからなる内部に空洞を有する球状のものであって、励起光を導入する励起光導入部（光学的部位）３３ａを有しているものを用いることができる。
【００５４】
浮き子３０に含まれる蛍光体に代えて又は加えて、鏡等の光反射体等の光体が用いられてもよい。
【００５５】
ところで、上述した浮き子３０は、単一の蛍光体だけを含むものにすることもできるが、温度特性が互いに異なる複数の蛍光体を組み合わせることもでき、この場合には、液体Ｗの温度（容器１０内の液体Ｗの温度）に応じて浮き子３０の発光色を変えることができて、これにより、液体Ｗの温度を簡易的に知ることができる。
【００５６】
すなわち、一般的に蛍光体は周囲の温度が上昇すると、蛍光変換効率が低下する特性を持っており、これを温度消光という。蛍光体の温度消光の特性は蛍光体の母体材料や発光中心の元素、結晶欠陥の密度などによって制御することが可能である。
【００５７】
一例として、例えば赤色発光のＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋蛍光体では、室温から１００℃に周囲の温度が上昇した場合の蛍光強度維持率（２５℃の蛍光強度を１００とする）は、代表的なもので約９７％である（温度消光率は約３％である）。これに対し、例えば黄色蛍光体の（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋蛍光体では、室温から１００℃に周囲の温度が変化した場合の蛍光強度維持率（２５℃の蛍光強度を１００とする）は、代表的なもので約８９％以下である（温度消光率は約１１％以上である）。この２種類の蛍光体を、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋蛍光体：（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋蛍光体＝４：１で配合し、シリコーン樹脂に５ｗｔ％の重量比で混合すると、室温での蛍光色度は橙色であるが、１００℃での蛍光色度は赤色となり、液体（例えば水）Ｗの温度（例えば湯温）を浮き子３０の蛍光発光色で認識することができる。
【００５８】
このように、上述した浮き子３０は、単一の蛍光体を含むものにすることもできるが、温度特性が互いに異なる複数の蛍光体を組み合わせることもでき、この場合には、液体Ｗの温度（容器内の液体Ｗの温度）に応じて浮き子３０の発光色を変えることができて、これにより、液体Ｗの温度を簡易的に知ることができる。
【００５９】
浮き子３０として、特許文献１に記載されているように、室温から９０℃に温度が上昇した場合の蛍光強度維持率が９０％以上の蛍光体を少なくとも１種類含み、室温から９０℃に温度が上昇した場合の蛍光強度維持率が９０％未満の蛍光体を少なくとも１種類含んでいるときに、液体Ｗの温度（容器内の液体Ｗの温度）に応じて浮き子３０の発光色を変えることができる。これにより、液体（例えば水）Ｗの温度（例えば湯温）を簡易的に知ることができる。
【００６０】
図４は、本実施形態において、図３に示される回路を用いて、液量Ｌと抵抗６１で生じた電圧Ｖとの関係を実験的に測定したときのグラフである。液量Ｌを変化させながら、所定の液量（２００ｍｌ）ごとに抵抗６１における電圧Ｖを測定した。点線が１回目の測定時のグラフを示し、実線が２回目の測定時のグラフを示す。
【００６１】
図４に示されるように、渇水時、すなわち、液量Ｌが０か、０に近い場合、抵抗６１における電圧Ｖは０Ｖに近くなる。一方、液量Ｌが増えるにつれ抵抗６１における電圧Ｖは上昇するが、液量Ｌがある液量以上となったところで一度下降に転じ、しばらくすると再度上昇する。一度下降に転じる理由は、光源４０由来の光に影響を受けているためと推察される。
【００６２】
１回目の測定と２回目の測定とでグラフの変化態様が若干異なるが、この原因は、受光部５０における受光状況が、光源４０由来の光のほか、周囲の光の状況等にも影響を受けているためと推察される。
【００６３】
このグラフからわかるように、抵抗６１の電圧は、液量Ｌが０に近い場合低くなる一方、液量Ｌが中程度以上である場合高くなる。このため、抵抗６１の電圧がある閾値（当該グラフにおいては、例えば電圧Ｖ１）を超えているか否かにより、液量Ｌが所定の液量（例えばＬ１）以下であるか否かを判別することができる。
【００６４】
なお、受光部からの受信信号は、浮き子３０の径、形状又は液量表示管２０の内径、光源４０の出射エネルギーによって異なるため、閾値は例えば実験等により予め定められることが好ましい。
【００６５】
液量Ｌの増加に伴って抵抗６１における電圧が単純に増加しているわけではないので、電圧から一意に液量Ｌを求められるわけではない。しかし、例えば、液量Ｌの変化を記録することにより、その記録にあらわれる液量Ｌの変化態様から、液量Ｌのおおよその量を推測することが可能である。
【００６６】
（第２実施形態）
浮き子３０の全面からの蛍光の発光を得るためには、特開２０１３−１０８８８８号公報に記載されているように、浮き子３０を液量表示管２０の一方の側（例えば、液量表示管２０の下側）からの励起光のみならず、液量表示管２０の一方の側とは反対の側（例えば、液量表示管２０の上側）からの励起光によっても照明することが望ましい。本明細書では、このような浮き子３０の両側からの照射について、以下簡単に概略を説明する。
【００６７】
図６（ａ）は、液量表示管２０の一方の側（例えば、液量表示管２０の下側）の光源４０だけで、浮き子３０を液量表示管２０の一方の側（例えば、液量表示管２０の下側）からの励起光のみならず、液量表示管２０の一方の側とは反対の側（例えば、液量表示管２０の上側）からの励起光によっても照明する光学系の構成例を示す図である。
【００６８】
図６（ａ）には、連通管１１を含む液量表示管２０と、液量表示管２０内に配置された浮き子３０（図示せず）を液量表示管２０の一方の側（例えば、液量表示管２０の下側）からの励起光のみならず、液量表示管２０の一方の側とは反対の側（例えば、液量表示管２０の上側）からの励起光によっても照明するための導光レンズ７０からなる光学系が示されている。また、一般的に液量表示管２０は連通管１１が接続された側とは反対側の面から観察される。
【００６９】
図６（ｂ）を参照すると、導光レンズ７０は、光源４０からの励起光を分岐導光するものであって、液量表示管２０を囲むように配置されている。但し、導光レンズ７０には、外部筐体（図示せず）に設けられる液量観察窓からの液量観察を妨げない範囲及び容器１０と液量表示管２０とを連通する連通管１１を妨げない範囲で、それぞれ開口部７１ａ、７１ｂが設けられている。
【００７０】
より詳細に、導光レンズ７０は、光源４０からの励起光の一部ＢＭ１が浮き子３０を液量表示管２０の一方の側から照射し、光源４０からの励起光の他の一部ＢＭ２が浮き子３０を液量表示管２０の一方の側とは反対の側から照射するように、光源４０からの励起光を分岐導光するように構成されている。
【００７１】
このため、導光レンズ７０は、光源４０からの励起光をＢＭ１とＢＭ２とに分岐し、励起光の一部ＢＭ１により浮き子３０を液量表示管２０の一方の側から照射する励起光分岐部７２と、
該励起光分岐部７２によって分岐された光源４０からの励起光の他の一部ＢＭ２を液量表示管２０の一方の側とは反対の側に導光する励起光導光部７３と、
該励起光導光部７３によって液量表示管２０の一方の側とは反対の側に導光された励起光の他の一部ＢＭ２により浮き子３０を液量表示管２０の一方の側とは反対の側から照射するように折り返す励起光折返し部７４とを有している。
【００７２】
また、図６（ｂ）に示されるように、励起光分岐部７２は、光源４０からの励起光の一部ＢＭ１を、浮き子３０を図６（ｂ）における下側から照射するために液量表示管２０内の浮き子３０に直接向かわせ、光源４０からの励起光の他の一部ＢＭ２を、浮き子３０を図６（ｂ）における上側から照射するために励起光導光部７３に導く機能を有している。
【００７３】
このため、励起光分岐部７２は、光源４０からの励起光の一部ＢＭ１を液量表示管２０内の浮き子３０に直接導くように出射するための励起光第一出射面７２ａと、
光源４０からの励起光の他の一部ＢＭ２を励起光導光部７３に導くための（励起光導光部７３に向けて反射するための）略円錐状の励起光第一反射面７２ｂと、
略円錐台状の励起光第二外反射面７２ｃと、
励起光第二内反射面７２ｄとで構成されている。
【００７４】
また、励起光導光部７３は、液量表示管２０を囲む部分的な略円筒形状に形成されている。励起光導光部７３は、励起光分岐部７２から導かれた光ＢＭ２を液量表示管２０の上方に導光し励起光折返し部７４に到達させる機能を有している。このため、励起光導光部７３は、励起光導光外面７３ａと、励起光導光内面７３ｂとを有している。
【００７５】
また、励起光折返し部７４は、励起光導光部７３から導かれた光ＢＭ２を下方向へ折り返して、液量表示管２０内の浮き子３０を上側から照射する機能を有している。このため、励起光折返し部７４は、励起光折返し第一反射面７４ａと、励起光折返し第二反射面７４ｂと、励起光第二出射面７４ｃとを有している。
【００７６】
（第３実施形態）
図７〜図９を参照して、本発明の第３実施形態の液量表示装置について説明する。本実施形態は、容器液面を直接目視することで液量が把握される液量表示装置、例えば加湿器又は除湿機の水タンクに用いたものである。
【００７７】
図７に示される加湿器１００は、加湿処理部１０１と液量表示装置１０２と液体Ｗとしての水を収容する容器１１０とを備える。
【００７８】
加湿処理部１０１は、容器１１０から供給された水を内部で霧状化し、容器１１０の内部を縦断するように形成された排出路１０１ａ及び当該排出路１０１ａの上端に形成された開口部１０１ｂを介して、当該霧状化した水を加湿器１００外へ噴霧するように構成されている。
【００７９】
容器１１０は、上記加湿処理部１０１に供給する水を収容すると共に、容器１１０内に配置された液量表示装置１０２内の浮き子１３０を外部から視認できるように、容器１１０の少なくとも一部又は全部が透明または半透明になるように構成されている。
【００８０】
液量表示装置１０２は、容器１１０の内部に配設され、かつ、少なくとも一部又は全部が透明または半透明の液量表示管１２０と、液量表示管１２０の下方に配設された光源１４０と、液量表示管１２０の内部に配設された浮き子１３０と、液量表示管１２０の上部に配設された受光部１５０とを備える。
【００８１】
液量表示管１２０は、その底面で容器１１０と連通管（不図示）を介して連通することにより、容器１１０の水位と液量表示装置１０２の水位とが同水位になるように構成されている。
【００８２】
液量表示管１２０は、図８（ａ）（ｂ）に示されるように、外管１２０ａと当該外管１２０ａの内部に当該外管１２０ａと離間して配置された内管１２０ｂとの２重管構造で構成される。外管１２０ａ及び内管１２０ｂは、それぞれ例えばガラス又はＰＭＭＡ等の透明性の高い樹脂で形成される。内管１２０ｂは、浮き子１３０の移動を妨げないように、浮き子１３０の外径よりも大きい内径で形成されている。
【００８３】
また、液量表示管１２０の下方には、浮き子１３０の流出を防止し、かつ、水が容器１１０内に流入可能なストッパ１２１が配設されている。
【００８４】
浮き子１３０は、光源１４０の励起光に応じて可視光を放射する光体を少なくとも１つ内部に含む。光体には、例えば、光源１４０の励起光から青色光領域の光を吸収し、励起光よりも波長の長い光を発する蛍光体が採用される。
【００８５】
そのような蛍光体として、第１実施形態における４６０ｎｍ程度の青色光を発光する光源を用いた場合の蛍光体の例に示される蛍光体が採用され得る。
【００８６】
また、青色光領域のみを吸収して可視光を放射する蛍光体として、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋又はＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋，Ｙ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋等が挙げられる。
【００８７】
なお、光体は、蛍光体に限られず、入射光に応じて蛍光を発光する蛍光顔料等の固体、入射光に応じて蛍光を発光する蛍光塗料等の液体、及び鏡等の光反射体が採用されてもよい。また、浮き子１３０が光体を内部に含むことに代えて、又はこれに加えて、浮き子１３０に蛍光塗料が付されてもよく、或いは浮き子１３０の表面の一部又は全部が鏡面で構成されてもよい。
【００８８】
浮き子１３０は、図８（ａ）（ｂ）に示される液面ＷＬに浮かぶように、その比重が調節される。水の比重より小さい材質により浮き子１３０が構成されてもよいし、浮き子１３０内部に適当な空洞が設けられ、全体として浮き子が水に浮かぶように比重が調整されて構成されてもよい。また、浮き子１３０は必ずしも球状である必要はなく、円錐状、円柱状、多角柱等の形態であってもよい。
【００８９】
光源１４０は、図８（ｂ）に示されるように、下方から水を介して浮き子１３０に励起光を照射するように構成されている。光源１４０の発光器として、紫外光から青、緑色光領域に発光波長をもつ発光ダイオード又はレーザーダイオード等が採用され得る。発光器の励起光強度は高い方がより好ましく、光源１４０の発光器として、例えばＧａＮ系の材料を用いた約４０５ｎｍの近紫外光を発光する発光ダイオードを採用できる。
【００９０】
受光部１５０は、受光器１５１（フォトダイオード）とケース１５２（フォトダイオードケース）とから構成される。
【００９１】
受光器１５１は、液量表示管１２０の上端に設置されているケース１５２に収容され、浮き子１３０に含まれる光体由来の光を受光できるように下方（液量表示管１２０の内部）に向けて設置されている。
【００９２】
ケース１５２は、光体由来の光を透過させるように、例えば透明材料で構成されている。ケース１５２は、光学フィルタ（ハイパスフィルタ）を備えることにより、浮き子１３０に含まれる光体以外の光（例えば光源１４０由来の光）を遮断するように構成されていてもよい。
【００９３】
処理部１６０は、受光部１５０に接続され、かつ、受光部１５０の受信状況に応じて処理するように構成される。
【００９４】
処理部１６０は、受光部１５０の受光状況に応じた出力信号を外部に出力する処理、出力信号をメモリに保存する処理、出力信号から液量を示す信号に変換する処理を行うように構成されてもよい。処理部１６０は、また、受光部１５０の受光状況が液量が所定の液量以下であることを示す場合に、加熱を停止する処理、液量が少ない旨の報知をする処理、液体の供給があるまで光源１４０の発光を停止する処理を行うように構成されてもよい。
【００９５】
また、処理部１６０は、受光部１５０の受光状況として液量が所定の液量以下であること（例えば浮き子１３０がストッパ１２１をふさいでる状態であること）を示す場合に、光源１４０を一定間隔（例えば２秒点灯３秒消灯等）で点滅させるように構成されてもよい。このようにすることで、光源１４０に使用される電力が節約されうる。
【００９６】
液量表示管１２０が２重構造でない場合、液量表示管１２０（例えば樹脂）並びにその内側（例えば水）及び外側（例えば水）で屈折率の差が小さいため、光源１４０から発せられた光は、図９（ａ）に示されるように発散する。
【００９７】
これに対し、液量表示管１２０が外管１２０ａ及び内管１２０ｂの２重構造で形成され、それらの間が気体である場合、内管１２０ｂ（例えば樹脂）並びにその内側（例えば水）と外側（例えば空気）での屈折率の差が大きいことにより、光源１４０から発せられた光は、図９（ｂ）に示されるように、全反射により内管１２０ｂの内部を効率よく進み、浮き子１３０に到達する。
【００９８】
本実施形態の液量表示装置１０２によれば、光源１４０から発せられた光が効率よく浮き子１３０に到達するため、浮き子１３０に含まれる光体がより明るく発光する。このため、暗い場所でも充分に液体の表面又は液量を視認することができる。加えて、受光部１５０で受光する受光量が増加するので、処理部１６０において、より液量に的確に応じた処理がなされうる。
【００９９】
以上、図示の実施形態について説明したが、本発明の液量表示装置は、加湿器に限らず、ポリタンク等の液体タンク、石油等の液体保存容器、ティーサーバやウオーターサーバ等の飲料貯蔵容器、飲料製造装置、スチーム機能付き電子レンジ又は除湿機等に用いることができる。
【０１００】
液体Ｗは、水に限らず、光を透過する液体であればよい。例えば、液体Ｗとして、ポリタンク等の液体タンクに収容される灯油が採用され得る
また、前記の蛍光体の粉末をＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３などの成分を含むガラス中に分散して光体を構成してもよい。また、Ｃｅ３＋やＥｕ２＋を付活剤として添加したＣａ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系やＹ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系などの酸窒化物系ガラス蛍光体を用いて光体を構成してもよい。
【符号の説明】
【０１０１】
１０  容器
２０  液量表示管
３０  浮き子
４０  光源
５０  受光部
６０  処理部
【図１】
2015034706.tif 000003
【図２】
2015034706.tif 000004
【図３】
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【図４】
2015034706.tif 000006
【図５】
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【図６】
2015034706.tif 000008
【図７】
2015034706.tif 000009
【図８】
2015034706.tif 000010
【図９】
2015034706.tif 000011