(57)【要約】【課題】  一種類の距離検出装置で、距離の数値情報が欲しい場合にも、０１出力が欲しい場合にも対応することができるため、これを組み込む製品に対して部品の共通化を行うことができる。さらに、部品管理点数の抑制や、規模増による製造コストの低減、サービス部品対応の容易化などの利点を得ることができるようになる。【解決手段】  信号波で距離検出する距離測定装置において、前記距離検出の出力情報を提示するための出力機能を、複数持たせたものである。【選択図】        図４
2007333523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号波で距離検出する距離測定装置において、前記距離検出の出力情報を提示するための出力機能が複数あることを特徴とする距離測定装置。
【請求項２】
前記複数の出力情報は、少なくとも距離に対応した数値情報とすることを特徴とする請求項１記載の距離測定装置。
【請求項３】
前記複数の出力情報は、少なくとも決めておいた距離に対して同等か否かを識別する信号出力とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の距離測定装置。
【請求項４】
前記複数の出力情報は、少なくとも決めておいた距離に対して大小を識別する信号出力とすることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の距離測定装置。
【請求項５】
前記複数の出力情報は、自動または手動にて選択されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の距離測定装置。
【請求項６】
前記複数の出力情報を合成して出力することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の距離測定装置。
【請求項７】
前記距離測定装置は冷熱機器のドレン水測定用である請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の距離測定装置。
【請求項８】
前記出力情報はアナログ信号としたことを特徴とする請求項５ないし請求項６のいずれかに記載の距離測定装置
【請求項９】
前記出力情報はパルス出力としたことを特徴とする請求項５ないし請求項６のいずれかに記載の距離測定装置
【請求項１０】
前記出力情報はディジタル信号としたことを特徴とする請求項５ないし請求項６のいずれかに記載の距離測定装置
【請求項１１】
前記距離情報と距離の大小識別の出力の合成方法として、前記距離情報をパルス出力とし、距離の大小識別方法は、そのパルス出力のデューティー比を変えることで行なうことを特徴とする請求項６記載の距離測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波センサにおける超音波等測定用の媒体を利用して、距離を測定する距離測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば距離測定器のうち、超音波を出して、対象物にぶつけて、戻ってくる時間で対象物までの距離を測定する距離測定器などは、その測定した距離の値を、対応する信号に変えて外部に出力し、それを別のマイコン機能を有するコントローラが受けて、その信号から距離を読み取り、距離に応じた処理を行うものが多い。
【０００３】
下記特許文献１はこのような超音波による距離測定装置をスーパーマーケットなどの店舗に設置されるオープンショーケースタイプの冷凍冷蔵ショーケースのタンク水量測定装置として用いた例である。
【特許文献１】特開２００１−５９７６５号公報
【０００４】
一般に、冷凍冷蔵ショーケースは、図１４に示すようにショーケース本体の下部に形成される機械室３内に凝縮器２や圧縮機などにより構成される冷凍装置を配設し、ショーケース本体の背面側に設置した冷却器で冷却した冷気で商品収納庫１内に収納した商品を冷却するもので、冷気は循環される。
【０００５】
冷気は前記のように庫内の空気が循環されるものであるが、商品収納庫１の全面が商品の出入口として開放されているため、ここから暖かい外気が流入し、これに含まれる湿気が冷却器で結露し霜となる。
【０００６】
そして、この着霜により冷却器の能力が低下することを防ぐため、適宜除霜するが、除霜された水分がドレン水として発生する。
【０００７】
このドレン水は、通常は排水用のパイプが接続されてこのパイプで店舗外の排水溝に導かれるが、移動が容易なように圧縮機が組み込まれているショーケースでは、排水溝の位置によって移動性が損なわれないようドレン水もショーケース内に設置したドレンパンまたはドレンタンク（ドレン水受け）４に貯留している。
【０００８】
このようにドレン水受け４にドレン水を溜める場合、定期的に排水する必要が生じるが、ドレン水の発生量は天候や、ショーケースのサイズや温度帯、庫内に収納している商品の量などによって左右される。このため、ドレン水の貯留量を把握して溢水する前に排水する必要がある。
【０００９】
超音波センサを使用する方法は、図１５に示すように送信回路部６により駆動制御される超音波センサのパルス発振部３０から発信されたパルス信号が水面で反射されて受信回路部７に戻るまでの時間を計測し、この時間をもとに演算処理回路部８で超音波センサと水面との距離、すなわち水位を算出されショーケースのコントローラ２４に送られるものである。
【００１０】
距離の数値情報を基に算出された水位は表示器により表示されるが、その場合に数値として表示される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、ショーケースによっては、マイコンによるコントローラ２４を搭載せず、機械式サーモなどで温度調整を行っているものもあり、このようなショーケースはブザー等を内蔵した簡易警報装置を備えるだけであり、離測定装置があっても距離の数値情報を利用できない。
【００１２】
ただ、ドレン水の貯留量を把握して溢水する前に排水するための検知であれば、ドレン水が溢れる少し前になったら、ドレン水が溜まったことを報知してお店の従業員にドレン水を捨てる作業を促せばよいので、フロート式の距離センサのようにある一点を境にその前と後ろで２者択一の０１信号出力を得ればすむ。
【００１３】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、コントローラを搭載して距離の数値情報が欲しい場合のみならず、コントローラを搭載していなくても必要とする情報を得ることができる距離測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は前記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、信号波で距離検出する距離測定装置において、前記距離検出の出力情報を提示するための出力機能が、複数ある（検出手段は一つ。複数の種類の出力機能）ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
以上述べたように本発明の距離測定装置は、出力機能を複数有しており、一種類の距離検出装置で、距離の数値情報が欲しい場合にも、０１出力が欲しい場合にも対応がとれるため、これを組み込む製品に対して部品の共通化が行え、部品管理点数の抑制や、規模増による製造コストの低減、サービス部品対応の容易化などの利点を得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面について本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は本発明の距離測定装置の第１実施形態を示す説明図で、冷凍冷蔵ショーケースのドレン水の検知装置として用いる場合である。
【００１７】
水位センサ５は図４〜図６に示すように、超音波式のものとし、ピエゾ素子（ＰＺＴ素子）による超音波素子１０を制御する超音波発信回路１１と超音波受信回路１２とがマイコンによる制御部９に接続され、超音波発信回路１１からの出力で超音波素子１０から発信された超音波が水面に反射して超音波素子１０に戻り超音波受信回路１２で検出されるまでの時間が制御部９で算出される。
【００１８】
本発明では、制御部９からの出力は、距離の数値情報出力αと、決めておいた距離に対して遠いか近いか（閾値１００ｍｍでのＨＬ出力）の０１出力βの双方とした。
【００１９】
図１に示すように、前記水位センサ５はコネクタ２２と出力切替スイッチ２３を備えるものとした。コネクタ２２は、センサ電圧が＋５Ｖの場合とグランドレベルの場合の双方を出力するセンサ電圧出力端子２２ａと出力切替スイッチ２３で数値を選択した時は距離の数値情報出力αを行い、ＨＬ出力を選択した時は０１出力βを行う（１００ｍｍ以下は０Ｖを出力、１００ｍｍを超えると５Ｖを出力する）、信号出力端子２２ｂとからなる。
【００２０】
出力切替スイッチ２３は、距離の数値情報出力αと０１出力βを切り替えるスイッチである。
【００２１】
また、他の実施形態としてこのような出力切替スイッチ２３を設けずに外部信号によって自動的切り替えることも可能であり、その場合の外部信号の一例としては電源投入信号であり、コネクタ２２は電源投入初期は入力端子になり、接続先情報を読み込んだあと、出力端子に切り替える。
【００２２】
図２に、水位センサ５が距離の数値情報出力αとするか、決めておいた距離に対して遠いか近いかの０１出力βとするかを切り替え判定手順を、図３に、水位センサ５とコントローラ２４との関係を示す。
【００２３】
図３に示すように、冷凍冷蔵ショーケースでは、マイコン２７を内蔵したコントローラ２４を搭載したものと、ブザー１６による簡易警報装置１５を搭載したものがある。
【００２４】
コントローラ２４の水位センサ入力端子の電圧はコントローラ側の水位センサ５の水位センサ接続用コネクタ２４ａにつながる配線部分が０Ｖのプルダウン抵抗であるのに対して、簡易警報装置１５の場合は水位センサ５の水位センサ接続用コネクタ１５ａにつながる配線部分が＋５Ｖのプルアップ抵抗であるか、０Ｖのプルダウン抵抗であるかで判断し（ステップイ）、＋５Ｖの場合は距離の数値情報出力αに設定し（ステップロ）、そうでない場合は１００ｍｍを閾値としたＨＬ出力機能に設定する（ステップニ）、出力仕様設定完了となる。
【００２５】
以上第１実施形態は、１つの出力線を何らかの切替手段をもって、数値情報出力αか０１出力β出す方法である。
【００２６】
第２実施形態は、１つの出力線に数値情報出力αと０１出力βを混載して出す方法であり、その方法について以下で説明する。
【００２７】
図４〜図６に示すように本発明ではマイコンによる制御部９は距離の数値情報出力αとするか、決めておいた距離に対して遠いか近いかの０１出力βの双方を出力するものであり、図４の例では、距離の数値情報出力αは交流信号とし、決めておいた距離に対して遠いか近いかの０１出力βであるパルス出力と信号合成回路２５で合成して出力させた。
【００２８】
コントローラ２４では、ＤＣフィルターによる信号分離回路２６で距離の数値情報出力αのみを取り出し、マイコン２７で演算する。
【００２９】
簡易警報装置１５では、ＡＣフィルターによる信号分離回路１７で決めておいた距離に対して遠いか近いかの０１出力β（１００ｍｍを閾値としたＨＬ出力）を取り出し、水面距離が１００ｍｍ以下になり、水位センサがＬになるとブザー１６を鳴らすようにした。
【００３０】
また、第１実施形態の別の方法として、出力する方法を電圧値をもって行う方法による場合を以下で説明する。図５に示すように、距離の数値情報出力αと０１出力βとをＤＡ変換回路１３を介してコントローラ２４に送り、これをコントローラ２４のＡＤ変換回路２８で受けて距離の数値情報出力αをマイコン２７で演算するか、図６、図７に示すように距離の数値情報出力αをＤＡ変換回路１３を介して簡易警報装置１５に送り、または、距離の数値情報出力αと０１出力βとをＤＡ変換回路１３を介して簡易警報装置１５に送る。
【００３１】
図６の場合は、簡易警報装置１５に１００ｍｍで電圧が切り替わるように基準電圧を可変抵抗で調整する比較器１９を組み込み、ＤＡ変換回路１３のセンサ出力をそのまま使用して、水面距離が１００ｍｍ以下になり、水位センサがＬになるとブザー１６を鳴らすようにした。
【００３２】
図７の場合は、ＤＡ変換回路１３のセンサ出力をＨＬ出力に切り替えた場合である。簡易警報装置１５は閾値を４．５Ｖで設定してあるので、４．５Ｖ以上の場合にＨ出力として、４．５Ｖ以下の場合はＬ出力として決めておいた距離に対して遠いか近いかの０１出力βでブザー１６を水面距離が１００ｍｍ以下になり、水位センサがＬになると鳴らすようにした。
【００３３】
ＨＬ出力モードは０Ｖか５Ｖが出るので、簡易警報装置１５、ブザー１６の動作で中途半端な領域は生じない。
【００３４】
もし電源を入れている状態で接続工事をした場合で、ＤＡ変換状態に、簡易警報装置１５をつけた場合は、センサが出す電圧は、どのような状態でも、簡易警報装置１５の動作領域なので、動作がおかしいことを容易に判断することが出来る。
【００３５】
特に簡易警報装置１５は、コントローラ２４と違い、異常判定機能がプアに鳴りやすいため、間違いがあった場合、そのことが容易に判断できる機能は必須になる。
【００３６】
水位センサ５の距離特性を図８に示すと、対象物である水面からの距離が０ｍｍ〜５０ｍｍと、２００ｍｍ〜２５５ｍｍは測定精度がない領域であり、距離に対応した出力を出せる領域は５０ｍｍ〜２００ｍｍで、電圧は１Ｖ〜４Ｖである。
【００３７】
これを基に、閾値出力の特性を考慮した場合は、図９に示すように閾値を１００ｍｍとし、０Ｖと１Ｖ、４Ｖと５Ｖの違いで閾値出力での違いとした。
【００３８】
このように、距離の数値情報出力αとするか、決めておいた距離に対して遠いか近いかの２者択一出力である０１出力βにするかを、外部信号によって決める場合に、距離の数値情報出力αのときは、電源電圧の５分の１以上、５分の４以内の電圧であらわし、決めておいた距離に対して遠いか近いかの０１出力βを選択した場合は、電源電圧の５分の１以下の電圧もしくは５分の４以上の電圧であらわす。
【００３９】
図１０は本発明の第３実施形態を示すもので、実際の距離とその測定結果から水位センサ５の出力をデータ換算する。
【００４０】
水位センサ５の測定出力は、先に図８についても述べたように、対象物である水面からの距離が０ｍｍ〜５０ｍｍと、２００ｍｍ〜２５５ｍｍは測定精度がない領域であり、距離に対応した出力を出せる領域は５０ｍｍ〜２００ｍｍである。
【００４１】
なお、水面からの距離が０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲で、１０ｍｍは距離がセンサに近いと判断した時出力する距離データであり、３０ｍｍは水面が揺らされ波が大きいと判断した時に出力する距離データである。また、２５５ｍｍは距離が測定外の当方にある場合で、音波の応答がない場合は２５５ｍｍとする。
【００４２】
このような図１０に示すセンサの距離出力に対して、図１１に示すように、１ｍｍを１パルスに置き換えて出力する仕様とする。すなわち、距離がセンサに近いと判断した時出力する距離データである１０ｍｍは１０パルス、波が大きいと判断した時に出力する距離データである３０ｍｍは３０パルス、５０ｍｍは３０パルス、距離が測定外の当方にある場合の２５５ｍｍは２５５パルスという具合である。
【００４３】
距離に対応した出力を出せる領域は５０ｍｍ〜２００ｍｍである５０パルス〜２００パルスはリニア出力する領域である。
【００４４】
よって、図１３で示すとおり、通常パルス出力というとHとLの割合を５０：５０にするのが一般的であり、コントローラはこのパルスを数えることで推移状態を知ることが出来るので、水位の値より、警報を出したり、警報を止めたり、他の状態と判断すれば、対応する処置を行うことが可能になる。しかし、簡易警報器を構成する場合、パルス数での判断は困難であるため、０１出力βで駆動したい。
【００４５】
その為、５V電源でパルス出力でHとLの割合を５０：５０にすると整流後は２．５Vになってしまうので、図１３に示すとおり、１００ｍｍを閾値に設定した場合、１００ｍｍの距離を境にして、HとLの割合を変えれば、整流後の電圧は０１出力βと同じになるので、図１２で示すように、水位センサ５のパルス信号は整流回路２０にかけ、整流後の電圧が４Ｖ以下になるとトランジスタが作動してブザー１６がなる。ブザー１６は水面距離が１００ｍｍ以下になるとセンサ信号の電圧は０．５Ｖになるのでなり、１００ｍｍ以上の時は４．５Ｖなのでならない。
【００４６】
ちなみに、図１３に示すように、通常のパルスの出力割合を変えても、受けるコントローラのマイコンとしては、電圧の変化でパルスを数えることで問題は生じない。
【００４７】
このようにして、距離の数値情報出力αとするか、決めておいた距離に対して遠いか近いかの２者択一出力である０１出力βにするかで、距離の数値情報出力αはパルス出力とし、０１出力βは、前者のパルス出力の平均値をＨ側にするか、Ｌ側にするかで識別させる。
【００４８】
以上述べた実施形態は、超音波センサにおける超音波等測定用の媒体を利用して、距離を測定する距離測定装置を冷凍冷蔵ショーケースのタンク水量測定装置として用いた例を挙げて説明したが、他の器機で他の目的の測定装置として利用する場合も本発明は効果的なものである。
【００４９】
また、１００ｍｍを閾値としたが、これは超音波センサにおける能力で可変できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の距離測定装置のセンサ部の説明図である。
【図２】本発明の距離測定装置の出力切替の判定を行うフローチャートである。
【図３】本発明の距離測定装置の第１実施形態で数値情報出力αもしくは、０１出力βを選択させる側の回路図である。
【図４】本発明の距離測定装置の第２実施形態を示す説明図である。
【図５】本発明の距離測定装置の第１実施形態の別な方法としてセンサ出力を電圧値変換した場合での受け側がショーケースコントローラとなっている場合を示す説明図である。
【図６】本発明の距離測定装置の第１実施形態の別な方法としてセンサ出力を電圧値変換した場合での受け側が簡易警報器なっている場合を示す説明図である。
【図７】本発明の距離測定装置の第１実施形態の別な方法としてセンサ出力を電圧値変換した場合で、図６の実施方法より更に、受け側を簡易とした簡易警報器を示す説明図である。
【図８】距離情報出力の特性グラフである。
【図９】閾値出力の特性グラフである。
【図１０】実際の距離とその測定結果からのセンサ出力データ換算グラフである。
【図１１】センサ判定距離と出力パルス数の関係を示すグラフである。
【図１２】本発明の距離測定装置の第３実施形態を示す説明図である。
【図１３】整流回路でのパルス出力波形を示す説明図である。
【図１４】ドレン水検知装置を備えた冷凍冷蔵ショーケースの斜視図である。
【図１５】超音波センサの制御ブロック図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  商品収納庫、２  凝縮器、３  機械室、４  ドレン水受け、５  水位センサ、６  送信回路部、７  受信回路部、８  演算処理回路部、９  制御部、１０  超音波素子、１１  超音波発信回路、１２  超音波受信回路、１３  ＤＡ変換回路、１４  コンパレータ、１５  簡易警報装置、１５ａ  水位センサ接続用コネクタ、１６  ブザー、１７  信号分離回路、１９  比較器、２０  整流回路、２２  コネクタ、２２ａ  センサ電圧出力端子、２３  出力切替スイッチ、２４  コントローラ、２４ａ  水位センサ接続用コネクタ、２５  信号合成回路、２６  信号分離回路、２７  マイコン、２８  ＡＤ変換回路、２９  超音波センサ、３０  パルス発振部。
【図１】
2007333523.tif 000003
【図２】
2007333523.tif 000004
【図３】
2007333523.tif 000005
【図４】
2007333523.tif 000006
【図５】
2007333523.tif 000007
【図６】
2007333523.tif 000008
【図７】
2007333523.tif 000009
【図８】
2007333523.tif 000010
【図９】
2007333523.tif 000011
【図１０】
2007333523.tif 000012
【図１１】
2007333523.tif 000013
【図１２】
2007333523.tif 000014
【図１３】
2007333523.tif 000015
【図１４】
2007333523.tif 000016
【図１５】
2007333523.tif 000017