JP2001108510A - 光磁気液面計 - Google Patents

光磁気液面計

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JP2001108510A
JP2001108510A JP28971399A JP28971399A JP2001108510A JP 2001108510 A JP2001108510 A JP 2001108510A JP 28971399 A JP28971399 A JP 28971399A JP 28971399 A JP28971399 A JP 28971399A JP 2001108510 A JP2001108510 A JP 2001108510A
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JP
Japan
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optical
magneto
stem
level gauge
float
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Application number
JP28971399A
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English (en)
Inventor
Yoshiaki Kameshima
義明 亀嶋
Hidetoshi Takagi
英俊 高木
Takeshi Natsui
健 夏井
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CHIE NO WA KK
NGK Insulators Ltd
Original Assignee
CHIE NO WA KK
NGK Insulators Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 検出精度が高く、爆発の危険のある液体に使
用する場合にも特殊な防爆構造を必要としない光磁気液
面計を提供する。 【解決手段】 ステム1の外部に磁石3を有するフロー
ト2を設ける。ステム1の内部には、磁石3の磁気を検
出して光信号に変換する磁気光学センサ4を設置し、こ
れに接続された光ファイバー11、12をステム1の上
端部まで引出し、発光素子13と受光素子14とを取り
付ける。信号の伝送損失が小さく、電気火花を発生しな
いので爆発の危険のある液体に使用する場合にも特殊な
防爆構造を必要としない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気光学センサを
用いて、タンク等の内部の液体の液面や液位を検出する
光磁気液面計に関するものである。
【0002】
【従来の技術】タンク等の容器内部の液面や液位を検出
するためには、従来より主として磁気抵抗素子やリード
スイッチを使用した液面計が用いられている。これは液
中に浸漬されるステムの内部に磁気抵抗素子やリードス
イッチを設け、フロートに内蔵させた磁石が液面ととも
に移動してこれらに磁力を及ぼしたとき、電気信号を出
力する方式のものである。また、液面に向かって超音波
やレーザー光線を照射する方式の液面計や、液面の変化
を静電容量の変化として検出する方式の液面計も用いら
れている。
【0003】これらの従来の液面計は、全て物理現象を
電気信号に変換して計測している。しかし物理現象を電
気信号に変換すると、変換された電気信号を取り込むま
での伝送経路中で、電気抵抗や温度の影響で伝送誤差が
生じやすいという問題があった。また、ガソリン等の爆
発の危険のある液体が収納された容器内で使用する場合
には、リードスイッチ等の作動時に発生する電気火花に
よる引火・爆発の危険性があるため、特殊な防爆構造を
必要とし、大型で高価となる問題があった。なお超音波
やレーザー光線を照射する方式のものも、引火性の雰囲
気と直接接触するため、やはり引火・爆発の危険性を避
けるための特殊な防爆構造を必要としていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した従来
の問題点を解決し、伝送誤差を小さくして検出精度を高
めることができ、また爆発の危険のある液体に使用する
場合にも特殊な防爆構造を必要としない光磁気液面計を
提供するためになされたものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ためになされた本発明の光磁気液面計は、液中に浸漬さ
れるステムの外部に、液面に浮遊され液面と同一の移動
をする磁石を有するフロートを設けるとともに、ステム
の内部には前記磁石の磁気を検出して光信号に変換する
磁気光学センサを設置し、この磁気光学センサに接続さ
れた光ファイバーの両端部に、発光素子と受光素子とを
取り付けたことを特徴とするものである。なお、光ファ
イバーをステムの上端部まで引出し、発光素子と受光素
子とを取り付けた構造とすることが好ましい。またステ
ムの内部に、複数個の磁気光学センサを高さを変えて設
置した構造とすることもでき、この場合、複数個の磁気
光学センサを、共通の光ファイバー上に直列に配置した
構造とすることが好ましく、更にフロートの磁石を極性
を反対にして上下2段に配置することが好ましい。
【0006】本発明の光磁気液面計は、従来の物理現象
を電気信号に変換する素子に代えて、物理現象を光信号
に変換する磁気光学素子を用いたため、変換された信号
を光ファイバーを経由して伝送することができる。この
ため従来よりも伝送誤差を非常に小さくでき検出精度を
高めることができる。また、磁気光学センサは電気火花
を発生させるおそれはなく、爆発の危険のある液体に使
用する場合にも特殊な防爆構造を必要としない。以下に
本発明の好ましい実施の形態を示す。
【0007】
【発明の実施の形態】〔第1の実施形態〕図1は本発明
の第1の実施形態を示す模式的な断面図であり、1は液
中に浸漬される非磁性材料からなる円筒状のステム、2
はステム1の外周に設けられた環状のフロートである。
従来と同様にフロート2の内部には磁石3が収納されて
いる。このフロート2は液面に浮遊され、ステム1に沿
って液面と同一の移動をするものである。
【0008】このステム1の内部の所定高さ位置には、
磁気光学センサ4が固定されている。磁気光学センサ4
は、例えばファラデー素子のような直線偏光の偏光面を
磁界の強さに比例して回転させる磁気光学素子を備えた
ものである。図2に示すように磁気光学センサ4は磁気
光学素子5の両側に偏光子6と検光子7とを配置し、さ
らにその外側に集光用のボールレンズ8、9を配置して
ケース10に封入したものである。
【0009】この磁気光学センサ4の両側には入力用と
出力用の光ファイバー11、12が接続されている。光
ファイバー11、12はステム1の上端部まで引出さ
れ、発光素子13と受光素子14とが取り付けられてい
る。これらの発光素子13と受光素子14とは制御回路
15に接続されており、発光素子13から出た光は光フ
ァイバー11を通って偏光子6で直線偏光となり、磁気
光学素子5で磁界の強さに応じて偏光面が回転され、検
光子7を通過したうえ光ファイバー12を通って受光素
子14に入る。
【0010】このように構成された第1の実施形態の光
磁気液面計は、フロート2が磁気光学センサ4から離れ
た位置のあるときには偏光面の回転が小さいため発光素
子13からの入力光は減衰することなく受光素子14に
達する。しかし液面の移動によりフロート2が磁気光学
センサ4の近傍に来ると、磁気光学センサ4の磁気光学
素子5がフロート2に内蔵された磁石3の磁気を検出し
て偏光面を回転させるため、発光素子13からの入力光
は減衰して受光素子14に達する。そこで受光素子14
において磁気光学センサ4からの出力光の強度を電気信
号に変換し、制御回路15で演算処理すれば、液面が磁
気光学センサ4の設置高さと一致したことを正確に検出
できる。
【0011】この場合、発光素子13や受光素子14は
ステム1から外部に引き出された位置に設置でき、ステ
ム1の内部は全て光信号で処理される。光ファイバー1
1、12の光信号伝送損失は非常に小さいので、従来に
比較して検出精度を高めることができ、また電気火花が
発生するおそれはないため、ガソリンやアルコール等の
爆発の危険のある液体に使用する場合にも、特殊な防爆
構造を必要としない利点がある。なお、図3に示すよう
にステム1の内部に、複数個の磁気光学センサ4を高さ
を変えて固定することにより、液面高さの多点検出を行
うこともできる。
【0012】〔第2の実施形態〕上記した図3に示すよ
うな並列設置では、液面高さの多点検出が可能となる反
面、発光素子13や受光素子14をそれぞれの磁気光学
センサ4毎に設置しなければならず、コスト高となるお
それがある。そこで第2の実施形態では、図4に示すよ
うに共通の光ファイバー16上に複数個の磁気光学セン
サ4を直列に配置し、発光素子13と受光素子14を1
組で済むようにした。
【0013】このような直列配置の場合、複数個の磁気
光学センサ4のうちフロート2が接近した磁気光学セン
サ4のみで偏光面の回転が生ずるため、受光素子14に
接続された制御回路15はいずれかの磁気光学センサ4
の設置高さにフロート2が接近したことは検出できる。
しかしどの磁気光学センサ4から生ずる光出力波形も同
一であるから、フロート2がどの磁気光学センサ4を通
過したのかを判別することは困難である。
【0014】そこで第2の実施形態では、図4に示すよ
うにフロート2に内蔵させた磁石3を上下2段とし、か
つその極性を図示のように反転させた。このように磁石
3の極性を反転させておけば、図5に示すようにフロー
ト2が通過する方向によって光出力波形が変化する。そ
こでフロート2の原点を制御回路15に入力しておき、
光出力波形が生ずる度に何番目の磁気光学センサ4をど
の方向に通過したのかを絶えず演算すれば、液面高さの
多点検出が可能となる。
【0015】例えば図6に示すような光出力波形が受光
素子14で検出された場合、フロート2の原点を図6の
右側に示すように設定したとすれば、各光出力波形はフ
ロート2が図6の下段に示す磁気光学センサ4を上段に
示す方向に通過したことを現す。このようにして制御回
路15でフロート2の現在位置を常に把握することがで
き、発光素子13と受光素子14を1組で済ませること
が可能となる。
【0016】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれば
フロートの位置を磁気光学素子により光信号に変換し、
光ファイバーを経由して伝送するようにしたので、従来
よりも伝送誤差を非常に小さくすることができ、検出精
度を高めることができる。また、従来とは異なり電気火
花を発生させるおそれがないため、爆発の危険のある液
体に使用する場合にも特殊な防爆構造を必要とせず、装
置の小型化を図ることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態を示す模式的な断面図である。
【図2】磁気光学センサの断面図である。
【図3】液面高さの多点検出のために磁気光学センサを
並列設置した例を示す模式的な断面図である。
【図4】第2の実施形態を示す模式的な断面図である。
【図5】第2の実施形態における光出力波形図である。
【図6】第2の実施形態における液面高さの多点検出の
原理の説明図である。
【符号の説明】
1 ステム、2 フロート、3 磁石、4 磁気光学セ
ンサ、5 磁気光学素子、6 偏光子、7 検光子、8
ボールレンズ、9 ボールレンズ、10 ケース、1
1 入力用の光ファイバー、12 出力用の光ファイバ
ー、13 発光素子、14 受光素子、15 制御回
路、16 共通の光ファイバー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高木 英俊 静岡県浜松市新都田1丁目2番16号 知恵 の輪有限会社内 (72)発明者 夏井 健 静岡県浜松市新都田1丁目2番16号 知恵 の輪有限会社内 Fターム(参考) 2F013 BC10 BG01 CA08 CB02 2H038 AA09

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液中に浸漬されるステムの外部に、液面
    に浮遊され液面と同一の移動をする磁石を有するフロー
    トを設けるとともに、ステムの内部には前記磁石の磁気
    を検出して光信号に変換する磁気光学センサを設置し、
    この磁気光学センサに接続された光ファイバーの両端部
    に、発光素子と受光素子とを取り付けたことを特徴とす
    る光磁気液面計。
  2. 【請求項2】 光ファイバーをステムの上端部まで引出
    し、発光素子と受光素子とを取り付けた請求項1記載の
    光磁気液面計。
  3. 【請求項3】 ステムの内部に、複数個の磁気光学セン
    サを高さを変えて設置した請求項1記載の光磁気液面
    計。
  4. 【請求項4】 複数個の磁気光学センサを、共通の光フ
    ァイバー上に直列に配置した請求項3記載の光磁気液面
    計。
  5. 【請求項5】 フロートの磁石を極性を反対にして上下
    2段に配置した請求項4記載の光磁気液面計。
JP28971399A 1999-10-12 1999-10-12 光磁気液面計 Pending JP2001108510A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003075238A (ja) * 2001-09-04 2003-03-12 Nohken:Kk 液面スイッチおよびこれを用いた液面レベルセンサ
WO2004076987A1 (en) * 2003-02-25 2004-09-10 Cesare Bonetti S.P.A. Method for measuring the position of movable elements by means of optical devices and associated apparatus
GB2493196A (en) * 2011-07-28 2013-01-30 Jonathan James Roberts Optical Magnetic Position Sensor
RU2757976C1 (ru) * 2020-07-14 2021-10-25 Александр Владимирович Репин Волоконно-оптический сигнализатор уровня жидкости

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