JP2001194209A - 液面レベル計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液槽の側面に設ける液面監視用の窓を兼ねた
光学的方法による液面レベル計であって、安価に量産可
能なものを提供する。 【解決手段】 液面を目視できるとともに液面レベルが
一定位置より上か下かによって信号を発する液面レベル
計において、液槽の外面に取り付けるべき透明なブロッ
ク体からなり、前記ブロック体には液槽に設けた穴と接
続すべき凹部を設け、前記凹部の面からは先端部がプリ
ズム状の突起を設け、前記先端部がプリズム状の突起の
両傾斜面の一方に向けた発光素子と他方に向けた受光素
子とを前記ブロック体の外部に設け、前記受光素子の受
光の有無によって信号を発信する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はたとえば内燃機関の
エンジンオイルや機械装置の潤滑油など液槽内の液量の
管理に広く適用できる液面レベル計であって、液槽の側
面に設けて液面を目視できると共に液面レベルが一定位
置より上か下かによって信号を発するものに関する。

【０００２】

【従来の技術】液面レベル計は液槽底部における液圧を
計測するもの、フロートの上下をこれを吊したワイヤの
巻取り位置や近接スイッチやその他の手段で検知するも
の、超音波によるもの、マイクロ波によるもの、放射線
によるもの、光学的な測定によるものなど原理的に種々
のものが実用されている。このうちで光学的な測定によ
るものは、フロートの位置を光の遮断で検知するような
間接的なものもあるが、液体に直接に光を当てて測定す
るものとして、透明な液体について屈折率の変化により
検知するものがある。これは特開平９−４３０２９号公
報にも記載されているように先端部が頂角が９０度のプ
リズムになっている検出器の稜を液面と平行に保持し、
基端部から一方の面に向けて光を投射して他方の面から
反射した光を検出するものである。プリズムの面が空中
にあるときには全反射により光が検出器に戻るが、液中
に没すると光が戻らなくなりこれにより液面が検出され
る。このような光学的な方法による液面の測定装置は可
動部分がないため長寿命が期待できること、比較的安価
であること、電気接点などが液槽内にないので可燃性の
液体に対しても安全であるなどの長所がある。

【０００３】上記のようなプリズムの全反射の有無を利
用した液面の検出装置は前記特開平９−４３０２９号公
報の例においても当てはまるが、液槽の上部から検出器
を垂下して設置するものが普通である。このような場合
には検出位置における液面を目視しようとすると別途覗
き窓を液槽の側面に設ける必要がある。プリズムの全反
射の有無を利用した液面の検出装置自体は液槽の側面か
ら水平に挿入するようにすることは原理的に可能である
が、このような形式において液面の目視を兼ねた装置の
例はない。ただ液面の目視を兼ねたものとしては、特開
平１０−２６７７３０号公報に透明な管の内面に長さ方
向と平行に伸びたプリズム状の突起を設け、管の外部に
設けた投光器と受光器によりプリズム状突起からの光の
反射の有無を検知する液面センサが記載されている。こ
の装置は一般的に使用されている、液槽の側面に平行に
透明な管を設けてその上下端を液槽内に連結する方式の
液面目視装置と同じ取り付け方法で使用することができ
る点において汎用性がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら液面を目
視する装置としては上記のような液槽の外面に透明な管
を設ける方式の他に、液槽の側壁に透明な窓を設ける方
式もある。このような窓を設ける方式は外力による破損
の危険性が少ないことや、特に一定高さ付近だけの液面
を監視すれば良い場合においては小さな円窓を設ければ
済むので設置が容易であることから、機械装置の油面の
確認などにおいて多く使用されている。しかしながらこ
のような液槽の側壁に窓を設けて液面を目視すると共に
光学的な方法で液面を検知する液面レベル計は今までな
かった。本発明はこのようなことから液槽の側面に設け
る液面監視用の窓を兼ねた光学的方法による液面レベル
計であって、安価に量産可能なものを提供することを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するものであって、液槽の側面に設けて液面を目視でき
るとともに液面レベルが一定位置より上か下かによって
信号を発する液面レベル計において、液槽の外面に取り
付けるべき透明なブロック体からなり、前記ブロック体
には液槽に設けた穴と接続すべき凹部を設け、前記凹部
の面からは先端部がプリズム状の突起を設け、前記先端
部がプリズム状の突起の両傾斜面の一方に向けた発光素
子と他方に向けた受光素子とを前記ブロック体の外部に
設け、前記受光素子の受光の有無によって信号を発信す
ることを特徴とする液面レベル計である。

【０００６】また上記液面レベル計において、前記先端
部がプリズム状の突起における頂部の稜線は前記凹部の
深さ方向に平行であること、前記先端部がプリズム状の
突起の頂部は板状の小突起となっていること、前記先端
部がプリズム状の突起と対向する位置においてブロック
体の外面に柱状の突起を設け、前記柱状の突起の先端に
前記発光素子と受光素子とを設けたこと、前記柱状の突
起は途中で途切れてその個所をガラス繊維の編み組チュ
ーブを介して支持することなどによって空隙をもって保
持され、発光素子と受光素子とがブロック体の本体から
の熱伝導から遮断されていること、また発光素子および
受光素子とブロック体との間の光路に光ファイバーが介
在していることも特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１および図２は本発明の液面レ
ベル計の例を示す図であって、図１は正面図、図２は図
１のＡ−Ａ部の断面図である。本発明の液面レベル計は
液槽の側面にたとえば直径２０ｍｍ程度の大きさの穴を
設けて外部から取り付けるものであるが、１はその本体
を構成する透明なブロック体であって、ポリカーボネー
ト、ポリメチルメタアクリレート、弗素樹脂、その他透
明ないしある程度透明なプラスチックが耐熱性、耐薬品
性など使用条件に応じて選択使用される。このブロック
体には円筒状の凹部２が設けられており、さらにこの凹
部の側面からは先端部がプリズム状の突起３が凹部内に
突き出ている。この先端部がプリズム状の突起は直角プ
リズムを構成するようになっており、両傾斜面の勾配が
４５度、すなわち垂直面に対して対称になっている。

【０００８】一方、ブロック体１の外面における前記先
端部がプリズム状の突起３と対向する位置には柱状の突
起４、この例では円柱状の突起がブロック体の本体と一
体に設けられている。そしてこの柱状の突起４にはプリ
ズム状の突起の両傾斜面と対向する位置にそれぞれ小穴
５が設けられており、その一方に発光ダイオードなどの
発光素子６、他方にフォトトランジスタなどの受光素子
７が入れられている。８はこれら発光素子、受光素子と
接続されたケーブル、９はケーブルを留めると共に発光
素子、受光素子を収納した部分を密封するキャップであ
る。なお１０は液槽に取り付けるためのねじ穴であっ
て、ブロック体と液槽との間に漏れ止めのための図示し
ないガスケットを設けて固定される。

【０００９】上記が本発明の液面レベル計の最も一般的
な構成であり、プリズム状の突起３が液中にないときに
は発光素子６からの光は光路１１のように反射して受光
素子７に入るが、液中に没すると反射せず受光素子で光
が検出されないことになる。また円筒状の凹部２の底の
部分においてだけでなく円筒状の凹部の側面から、すな
わち液槽の面に垂直な方向からだけでなく平行な方向か
らも液面を目視できる。本発明の液面レベル計は上記の
ような機能を有する限り図１および図２に示した形態に
限定されないことは当然である。たとえば一定位置付近
の液面レベルを見るために液槽に設ける覗き窓は円形が
一般的であるので、本発明における円筒状の凹部２はこ
れに対応したものであるが、四角形などの凹部でも機能
上差し支えないことは当然である。

【００１０】また先端部がプリズム状の突起３は上記凹
部２の中に突き出ておればその向きは原理的には無関係
である。たとえば図１、図２においてはプリズム状の突
起３が下向き位置するようになっているが、液面レベル
計全体をそのまま上下を逆にして液槽に取り付けても差
し支えない。また図１、図２の装置をプリズム状の突起
３が横向きになるように取り付けるのはプリズム状の突
起が空中に出たときこの部分に液が付着残存して誤動作
の原因になりやすいので一般的に好ましくはないが、原
理的には動作可能である。

【００１１】また図１、図２においては先端部がプリズ
ム状の突起３における頂部の稜線１２は凹部２の深さ方
向と平行になっているが、これは製造が容易であるから
である。すなわちエンドミル等を使用して切削加工で製
造するにせよ大量生産のためプラスチック成型機で製造
するにせよこのような形状であればブロック体を一体の
ものとして製造できる。なお柱状の突起４はプラスチッ
ク成型機においてブロック体の本体と一体の部分として
成型可能である。なおプラスチック成型機で製造する場
合、型のストローク方向に平行な面は型抜きのための勾
配が必要であり、先端部がプリズム状の突起３における
両傾斜面、すなわちプリズムを構成する面は正確に凹部
２の深さ方向と平行にはできない。しかしながら抜き勾
配程度は傾いていても実用上動作に差し支えないこと確
認している。

【００１２】一方、図１、図２においてプリズム状の突
起３を垂直軸、すなわち紙面上の軸の周りに９０度回転
した形態にしても動作上は差し支えないことは当然であ
る。この場合プリズム状の突起が横向きになるように取
り付けたとき頂部の稜線が垂直になるので、前記の液の
残存付着の問題は少なくなる。しかし一方加工上は不利
となり、ブロック体を一体のものとして製作することは
できず、凹部の個所が貫通したものに凹部の底部となる
べき部分を貼り合わせて組み立てる必要がある。なお上
記はすべて先端部がプリズム状の突起が凹部の側面から
出ている形態について述べたが、凹部の底部から水平に
出ている形態でも原理的に動作可能である。しかし液面
の目視のための部分が狭められるので、取り付け上の制
約があるなど特別な場合に採用される。

【００１３】さらに本発明の液面レベル計におけるプリ
ズム状の突起３自体の形態もそのプリズムとしての機能
を損なわない範囲で変更可能である。図３はこのような
例を示すブロック体３１の正面図であって、凹部３２内
にプリズム状の突起３３が出ているが、このプリズム状
の突起の稜の部分からさらに板状の小突起３５が出てい
る。これはプリズム状の突起が下向きになる位置で使用
する場合に、プリズム状の突起が液面から露出したとき
液の流下を促進して液の切れが良くなる効果がある。な
お図中３４は図１、図２の場合と同じ円柱状の突起であ
る。

【００１４】また図１および図２の例においては先端部
がプリズム状の突起３と対向する位置においてブロック
体１の外面に柱状の突起４を設け、この柱状の突起の先
端に発光素子６と受光素子７とを設けている。しかしこ
の柱状の突起４は必須のものではなく、ブロック体にお
ける直方体の本体部分の側面に直接に発光素子と受光素
子とを設けても原理的には同じである。この柱状の突起
はケーブル８の接続と発光素子や受光素の密封を目的と
するキャップ９の取り付けなどの目的で設けたものであ
る。またこのように柱状の突起４の先端部に発光素子と
受光素子とを設けることにより、測定対象の液の温度が
高いときにこれら半導体素子を高温から保護することも
できる。

【００１５】さらに測定対象の液の温度がかなり高くブ
ロック体自体に柱状の突起を設けるだけでは熱を防ぎき
れないときには、柱状の突起に空隙を設けることにより
熱伝導を遮断するとよい。図４はこのような構成の液面
レベル計の断面図であって、柱状の突起は途中で途切れ
て２つの部分１５、１６に分かれている。柱状の突起の
ブロック体本体側の部分１５と反対側の部分１６とは空
隙１７を設けた状態で断熱材１８を介してキャップ１９
により周囲から支持されている。この断熱材については
特に限定するものではなく、多孔質にすることにより熱
伝導性を低下させたセラミックスや耐熱性プラクチック
なども使用可能であるが、ガラス繊維の編み組チューブ
が性能、コストの点から特に好ましい。このブロック体
本体と反対側部分の柱状の突起１６には図１、図２の場
合と同様に発光素子５と受光素子６が取り付けられ、キ
ャップ１９により密封すると共に、上記断熱材１８やケ
ーブル８を固定している。このように柱状に突起の途中
に空隙を設けることによって光の透過を妨げることなく
断熱効果を得ることができる。

【００１６】またガラス光ファイバーや耐熱性があるプ
ラスチック光ファイバーを使用することによっても断熱
効果を得ることが可能である。図５はこのような構成の
液面レベル計の断面図であって、ブロック体１に設けた
穴に光ファイバー２１、２２が差し込まれて光がブロッ
ク体との間で移行するように固定されている。一方光フ
ァイバー２１、２２の他端はソケット２３に設けた穴に
挿入されてこれに固定され、光ファイバーの他端に対向
して発光素子６と受光素子７が設けられている。２４は
ケーブル８を保持し発光素子や受光素子が入った空間を
封入するためのキャップである。このような構成におい
て光ファイバーの長さを十分とることによって発光素子
や受光素子を熱から保護することができる。なお図５に
おいては図１や図２にあるような柱状の突起４がなく、
光ファイバーがブロック体１の本体部分に直接取り付け
られているが、柱状の突起を設けてその部分に光ファイ
バーを結合してもよいことは当然である。

【００１７】また本発明の液面レベル計に使用する発光
素子の光の波長は可視光線に限定されない。本発明の液
面レベル計は液面の目視手段を兼ねる関係上、受光素子
に発光素子からの光だけでなくかなり強い外光が入る場
合がある。光源として赤外線を使用し受光素子は赤外線
にのみ感度を有するようにすると外光による誤動作を防
止できる。また外光による誤動作を防止する他の手段と
して、発光素子は一定の周期で強度が変調された光を発
生し、受光素子はこの変調光のみに反応するようにして
もよい。たとえばある発光素子の電流を周波数で変調
し、受光素子の回路にこの周波数を通過させるフィルタ
ーを設けるといった方法で行なえる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、液
槽の側壁に窓を設けて液面を目視すると同時に液面を検
知して信号を発生させることができる。液面を光学的な
方法で直接検知するため可動部分がないので長寿命が期
待できること、電気接点などが液槽内にないので可燃性
の液体に対しても安全であるなどの長所がある。またプ
ラスチック成型機を使用して本体部分を一体成型により
製作し、安価に量産することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液面レベル計の例を示す正面図

【図２】図１のＡ−Ａ部の断面図

【図３】本発明の他の例を示すブロック体の部分の正面
図

【図４】本発明の液面レベル計の他の例を示す断面図

【図５】本発明の液面レベル計の他の例を示す断面図

【符号の説明】

１ ブロック体 ２ 凹部 ３ 先端部がプリズム状の突起 ４ 円柱状の突起 ５ 小穴 ６ 発光素子 ７ 受光素子 ８ ケーブル ９ キャップ １０ ねじ穴 １１ 光路 １５、１６ 柱状の突起の２つの部分 １７ 空隙 １８ 断熱材 １９ キャップ ２１、２２ 光ファイバー ２３ ソケット ２４ キャップ ３１ ブロック体 ３２ 凹部 ３３ 先端部がプリズム状の突起 ３４ 円柱状の突起 ３５ 小突起

【手続補正書】

【提出日】平成１２年３月２８日（２０００．３．２
８）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】また図１および図２の例においては先端部
がプリズム状の突起３と対向する位置においてブロック
体１の外面に柱状の突起４を設け、この柱状の突起の先
端に発光素子６と受光素子７とを設けている。しかしこ
の柱状の突起４は必須のものではなく、ブロック体にお
ける直方体の本体部分の側面に直接に発光素子と受光素
子とを設けても原理的には同じである。この柱状の突起
はケーブル８の接続と発光素子や受光素子の密封を目的
とするキャップ９の取り付けなどの目的で設けたもので
ある。またこのように柱状の突起４の先端部に発光素子
と受光素子とを設けることにより、測定対象の液の温度
が高いときにこれら半導体素子を高温から保護すること
もできる。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】また本発明の液面レベル計に使用する発光
素子の光の波長は可視光線に限定されない。本発明の液
面レベル計は液面の目視手段を兼ねる関係上、受光素子
に発光素子からの光だけでなくかなり強い外光が入る場
合がある。光源として赤外線を使用し受光素子は赤外線
にのみ感度を有するようにすると外光による誤動作を防
止できる。また外光による誤動作を防止する他の手段と
して、発光素子は一定の周期で強度が変調された光を発
生し、受光素子はこの変調光のみに反応するようにして
もよい。たとえば発光素子の電流をある周波数で変調
し、受光素子の回路にこの周波数を通過させるフィルタ
ーを設けるといった方法で行なえる。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液槽の側面に設けて液面を目視できると
   ともに液面レベルが一定位置より上か下かによって信号
   を発する液面レベル計において、液槽の外面に取り付け
   るべき透明なブロック体からなり、前記ブロック体には
   液槽に設けた穴と接続すべき凹部を設け、前記凹部の面
   からは先端部がプリズム状の突起を設け、前記先端部が
   プリズム状の突起の両傾斜面の一方に向けた発光素子と
   他方に向けた受光素子とを前記ブロック体の外部に設
   け、前記受光素子の受光の有無によって信号を発信する
   ことを特徴とする液面レベル計。
2. 【請求項２】 前記先端部がプリズム状の突起における
   頂部の稜線は前記凹部の深さ方向に平行であることを特
   徴とする請求項１記載の液面レベル計。
3. 【請求項３】 前記先端部がプリズム状の突起の頂部は
   板状の小突起となっていることを特徴とする請求項１ま
   たは２記載の液面レベル計。
4. 【請求項４】 前記先端部がプリズム状の突起と対向す
   る位置においてブロック体の外面に柱状の突起を設け、
   前記柱状の突起の先端に前記発光素子と受光素子とを設
   けたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載
   の液面レベル計。
5. 【請求項５】 前記柱状の突起は途中で途切れてその個
   所が空隙をもって保持され、発光素子と受光素子とがブ
   ロック体の本体からの熱伝導から遮断されていることを
   特徴とする請求項４に記載の液面レベル計。
6. 【請求項６】 前記柱状の突起の途切れた部分はガラス
   繊維の編み組チューブを介して周囲から支持することに
   より空隙をもって保持されていることを特徴とする請求
   項５記載の液面レベル計。
7. 【請求項７】 発光素子および受光素子とブロック体と
   の間の光路に光ファイバーが介在していることを特徴と
   する請求項１から６のいずれかに記載の液面レベル計。