JP2001304943A - フロート式液面センサ - Google Patents

フロート式液面センサ

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JP2001304943A
JP2001304943A JP2000119134A JP2000119134A JP2001304943A JP 2001304943 A JP2001304943 A JP 2001304943A JP 2000119134 A JP2000119134 A JP 2000119134A JP 2000119134 A JP2000119134 A JP 2000119134A JP 2001304943 A JP2001304943 A JP 2001304943A
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float
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level sensor
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Kumar Dotto Oshitto
クマール ドット オシット
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 少ない素子で他段階の液面レベルの検出が可
能で、構造や回路も簡単なコストの安いフロート式液面
センサを得る。 【解決手段】 液体貯留部Aに上部と下部とがそれぞれ
連通され、液体貯留部A内の液体Bを内部に導く管状の
液面測定部1と、液面測定部1の上端に配置され光を下
方に照射する光源ユニット部4と、液面測定部1の側面
に配置された光センサユニット部6と、液面測定部1の
内部を液面Bに応じて上下するフロート8とを備え、フ
ロート8の上方に光を反射するための反射部8bを設
け、反射部8bで反射した光源ユニット部4からの光
を、光センサユニット部6で検出するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、フロート式液面セ
ンサに係わり、より詳細には、液面に連動して動くフロ
ートの位置を検出するフロート式液面センサに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、液体貯留部内の液体の液面を検出
する装置として、例えば図4の要部断面図に示すような
ものがあった。図4に基づいて説明する。液体貯留部A
内の液体Bの液面高さを測定するための液面測定部51
は、側面底部およびその上部から引出された2本の連通
管52、53が、液面測定部51に接続され、液体貯留
部A内の液体Bは液面測定部51内に導かれている。液
面測定部51は、内部に液面54の高さに応じて上下す
るフロート55を有し、側面に発光ユニット56と受光
ユニット57とを対面させて、その間のフロート55が
両者の光路を遮断するかどうか、で位置を検出するよう
にしていた。光センサを使用したものには、この他に、
特開平9ー218076公報に提案されているように、
発光ユニットと受光ユニットとから光ファイバーで導出
した光を先端のプリズムで通常は反射させておき、液面
に直接触れた場合の光の屈折率の変化で液面を検出する
方法などがある。
【0003】ところで、このような従来の光センサによ
る液面の測定装置は、発光ユニットと受光ユニットとの
対に対し、1つの位置は検出できるが、他段階のレベル
を検出する場合に、それぞれを検出するための多くのユ
ニット対が必要であり、装置が大型になるとともに、コ
ストが高くなる、という問題があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明においては、上
記の問題点に鑑み、少ない素子で他段階の液面レベルの
検出が可能で、構造や回路も簡単なコストの安いフロー
ト式液面センサ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、上記問題点を
解決するため、液体貯留部に上部と下部とがそれぞれ連
通され、前記液体貯留部内の液体を内部に導く管状の液
面測定部と、同液面測定部の上端に配置され、光を下方
に照射する光源ユニット部と、前記液面測定部の側面に
配置された光センサユニット部と、前記液面測定部の内
部を液面に応じて上下するフロートとを備え、前記フロ
ートの上方に光を反射するための反射部を設け、同反射
部で反射した前記光源ユニット部からの光を、前記光セ
ンサユニット部で検出するようにした。
【0006】前記光センサユニット部は、前記液面測定
部の周囲に、複数配置される。
【0007】前記光源ユニット部は、平行光線を得るた
めのレンズを備えた。
【0008】前記フロートは、液面に触れる下部のフロ
ート部と、前記反射部とを分離するとともに、前記フロ
ート部と前記反射部とを連結棒で連結した形状とする。
【0009】前記液面測定部の内部に、前記液体を遮る
とともに、前記反射部のストッパーとなる仕切板を設
け、前記連結棒が、前記仕切板を貫通するようにした。
【0010】前記液面測定部は、反射のし難い黒色を有
する材質で形成されるか、または、前記液面測定部の内
周は、反射のし難い黒色で彩色される。
【0011】前記反射部は、上部を円錐形とした。
【0012】前記反射部は、上部を角錐形または多角錐
形とした。
【0013】前記反射部は、下方から上方に向けてだん
だん明るくなるか、または下方から上方に向けてだんだ
ん暗くなるリニアなグラデーションを有する彩色を施さ
れる。
【0014】前記反射部は、上下に段階的に分割され、
それぞれ下方を暗く、上方程明るくなるように段階的に
濃淡をつけるか、またはそれぞれ下方を明るく、上方程
暗くなるように段階的に濃淡をつける彩色を施される。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面に基づいた実施例として説明する。図1は本発明
によるフロート式液面センサの第一の実施例の要部断面
図を示す。図1に基づいて説明する。圧縮機内の潤滑油
などのように、液体貯留部A内の液体Bの液面高さを測
定するための液面測定部1は、液体貯留部Aの側面底部
およびその上部から引出された2本の連通管2、3が液
面測定部1に接続され、液体貯留部A内の液体Bを液面
測定部1内に導くようにしている。液面測定部1は、円
筒状の上下に長いパイプ材で形成され、上端に配置され
て光を下方に照射する光源ユニット部4と、側面に配置
されて反射した光を検出する光センサユニット部6とを
備えている。液面測定部1の内部には、液面7に応じて
上下するフロート8を備えている。フロート8は、液面
7に触れる下部のフロート部8aと、上部に反射部8b
を有する形状としている。フロート部8aは、パイプ材
の内径より小さい、内径に対応した円筒形の形状として
いる。フロート8の上部には、液面測定部1の上端に配
置される光源ユニット部4から照射される、光を反射す
るための反射部8bを設け、反射部8bで反射した光源
ユニット部4からの光を、光センサユニット部6で検出
するようにしている。光センサユニット部6の光を導入
する導光部5には図示しない集光するためのレンズや保
護板を備え、ロスを少なくして光を光センサユニット部
6へ導く。受光した光の強度は、フォトトランジスタな
どのフォトセンサ6aで検出される。図1は光センサユ
ニット部6を上下に配設した例を示す。上部に配設した
光センサユニット部6にはフォトセンサ6bを内蔵して
いる。
【0016】フロート8は、下部のフロート部を円筒形
とし、上部の反射部8aを円錐形としている。フロート
部8aの円筒形の部分は反射のし難い黒色に彩色を施し
ている。これは、このフロート部8aの円筒形の部分か
らの光の反射が光センサユニット部6に影響しないよう
にするためである。また、液面測定部1も、反射のし難
い黒色を有する材質で形成されるか、または、内周を、
反射のし難い黒色で彩色している。これも、内周部分で
の光の反射が光センサユニット部6に影響しないように
するためである。光源ユニット部4は、光源4aからの
光を平行光線にするためのレンズ4bや光学的補正機能
を備えた保護板4cを備えている。
【0017】図2は、フロート8を説明するための
(a)は斜視図、(b)は別の形状の例を示す斜視図で
ある。図に基づいて説明する。前述のような構成で、光
源ユニット部4から放射される平行光線はフロート8の
上部の反射部8bで反射し、光センサユニット部6内の
フォトセンサ6aで受光される。一般的に、垂直方向の
光源からの光は傾斜させた反射板で反射させ、水平方向
の受光部で受光し、光の強度によって位置を判定するよ
うにすればよいが、一般的な面積が均一な傾斜板では全
体の光路に対し、傾斜による上下の光路による光量の差
は僅少で距離の判別が難しい。このため、反射部の上方
を狭めるような形状とし、反射面積による差を検出させ
るようにしている。このような形状とすることで、反射
部8bの先端部分と下端の底面部分との面積差による反
射光量の変化でフロート8の高さを測定することが可能
となる。即ち、液面の高さと光の強度との曲線を求めて
おき、フォトセンサ6a、6bで測定した光量を高さに
換算すればよい。フォトセンサ6a、6bはフォトアン
プなどで増幅し、A/Dコンバート機能を有するCPU
のポートでレベルを検出可能なので、素子数も少なくコ
ストの安いフロート式液面センサを構成することができ
る。
【0018】一般的に、光量と液面高さとを換算する場
合、光量に差がある程、検出しやすい。このため、さら
に光量の差を顕著にするためには、反射面に彩色を施す
とよい。例えば、上方を暗く、下方を明るくすると、さ
らの光量の変化が拡大され、差の検出がしやすくなる。
逆に上方を明るく、下方を暗くすると、その程度により
受光の感度曲線をリニア特性に近づけることも可能であ
る。リニア特性にする場合、換算がしやすいというメリ
ットがある。反射面はグラデーションを有する彩色を施
せば、液面高さのリニアな測定が可能であり、反射面を
複数の階層に分割し、徐々に明度が変化する段階的な彩
色を施せばディジタル的な高さの測定が可能となる。リ
ニアな測定や細かいレベルの測定が不要であれば、扱い
が簡単になる。
【0019】なお、フロート8の形状は図2(a)に示
すような円筒形ばかりでなく、図2(b)に示すよう
に、方形あるいは多角形としてもよい。この場合、液面
測定部1は例えば角形または多角形のパイプ材で形成し
てもよい。反射部8bの底部を方形とする場合、上部の
反射部8bは角錐形または多角錐形にするとよい。液体
貯留部Aの形状に合わせて液面測定部1を角形等に形成
し、スペースを有効に納めたい場合などに有効で、円錐
形と同様な効果を得ることができる。図2(a)、
(b)のフロート部8aの上部の反射部8bの横線は、
段階的な彩色を施す場合の境界線の例を示している。
【0020】図3は、本発明におけるフロート式液面セ
ンサの光センサユニット部で検出するフロート高さ位置
と受光レベルを説明するための説明図である。図3は光
センサユニット部6を2つ設けた場合の例で、フォトセ
ンサ6a、およびフォトセンサ6bの受光レベルを示
す。フロート高さ位置、即ち高さがゼロの時(h0)、
フォトセンサ6aは反射部8bからの反射光を受けたレ
ベルを示している。反射部8bからの反射光を受ける位
置(h1)からレベルは大きく上昇に転じる。反射部8
bの下部の反射がフォトセンサ6aに入射するまでは
(h3)、ほぼ直線的に受光レベルは上昇するようにし
ている。反射部8bの下部を過ぎると(h4)、フロー
ト部8aの円筒部分は黒く彩色されていることと、径が
大きく、液面測定部1の内径との差が少なくなるように
しているので、反射光が遮られて受光レベルが急激に低
下する。フォトセンサ6bのレベル曲線はフォトセンサ
6aの受光レベルをほぼ平行移動させたものとなる。図
3は、反射部8bがグラデーションで彩色され、リニア
な特性に補正された場合の図を示しているが、反射部8
bが段階的に彩色されている場合には、受光レベルも段
階的なステップ状となる(図示せず)。
【0021】以上、図3に示すように、反射光がリニア
に上昇する部分、即ちフォトセンサ6aのリニア部分
(HW1)、およびフォトセンサ6bのリニア部分(H
W2)のレベル変化を利用すれば、フロート8の高さが
判定できる。さらに広い範囲を測定する場合、複数の光
センサユニット部6をリニア部分が重なるように上方に
増設して配設すればよい。なお、光センサユニット部6
を増設する場合、図1に示す垂直面で上下に配設しても
よいが、この場合、寸法的に相互の距離を短くできな
い。このため、円周上に位置をずらせて配設すること
で、多段の光センサユニット部6を増設することが可能
となる。これはフロート部8aを円筒形とし、反射部8
bを円錐形とし、それぞれどの位置でも同一の反射条件
としていることから可能となっている。フロート部8a
を角形とした場合にも、円周上、90°の位置をずらせ
るようにすれば同様に短い距離での光センサユニット部
6の配設が可能である。このように、光源ユニット部4
は共通で、光センサユニット部6の単体でも多段の測定
が可能であり、増設も光センサユニット部6のみを増設
すれば測定範囲を拡大することができるので、コストも
安いものとなる。また、図1では光センサユニット部6
は液面測定部1の側面に装着する例を示しているが、側
面から光ファイバーで導出し、延長して外部の制御基板
などに実装されるフォトセンサ6a、6bに接続するよ
うに構成することも可能である。液面測定部1の周辺に
スペースが少ない場合に効果的である。
【0022】図4は、本発明の第二の実施例を示す要部
断面図である。第一の実施例と異なる部分について、図
4に基づいて説明する。液面測定部1の内部の、液面7
に応じて上下するフロート8は、液面7に触れるフロー
ト部8aと、上部の反射部8bとが分離されるととも
に、一体となって上下するように、下方のフロート部8
aと、上方の反射部8bとを連結棒8dで連結した形状
としている。上方の反射部8bの底部の外形は、液面測
定部1のパイプ材の内径より小さい、内径に対応した円
筒形の形状としている。反射部8bの上部は円錐形と
し、液面測定部1の上端に配置された光源ユニット部4
から照射される光を反射するようにしている。
【0023】液面測定部1の内部には、液体Bの上昇を
遮るとともに、反射部8bの下がり過ぎを防止するため
のストッパとしての仕切板11を設け、連結棒8dは仕
切板11の中央をを貫通するようにしている。仕切板1
1は液体が上昇する限度より上に設けられ、反射部8b
と光センサユニット部6とが、液体によって汚染され、
測定値が誤る恐れを防止している。汚染の恐れがない場
合には、仕切板11は不要である。反射部8bの底部の
円筒形の部分は反射のし難い黒色としている。このた
め、底部には黒色の彩色を施している。これは、この円
筒形の部分からの光の反射が光センサユニット部6に影
響しないようにするためである。
【0024】
【発明の効果】以上のように本発明によると、液体貯留
部に上部と下部とがそれぞれ連通され、液体貯留部内の
液体を内部に導く管状の液面測定部と、同液面測定部の
上端に配置され、光を下方に照射する光源ユニット部
と、液面測定部の側面に配置された光センサユニット部
と、液面測定部の内部を液面に応じて上下するフロート
とを備え、フロートの上方に光を反射するための反射部
を設け、同反射部で反射した光源ユニット部からの光
を、光センサユニット部で検出するようにしたので、少
ない素子で他段階の液面レベルの検出が可能で、構造や
回路も簡単なコストの安いフロート式液面センサを提供
することができる。
【0025】
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明におけるフロート式液面センサの第一
の実施例における要部断面図である。
【図2】 本発明におけるフロート式液面センサのフロ
ートを説明するための(a)は斜視図、(b)は別の形
状の例を示す斜視図である。
【図3】 本発明におけるフロート式液面センサの光セ
ンサユニット部で検出するフロート高さ位置と受光レベ
ルを説明するための説明図である。
【図4】 本発明におけるフロート式液面センサの第二
の実施例における要部断面図である。
【図5】 従来例におけるフロート式液面センサの要部
断面図である。
【符号の説明】
1 液面測定部 2 連通管 4 光源ユニット部 4a 光源 4b レンズ 5 導光部 6 光センサユニット部 6a、6b フォトセンサ 7 液面 8 フロート 8a フロート部 8b 反射部 8d 連結棒 11 仕切板 A 液体貯留部 B 液体

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液体貯留部に上部と下部とがそれぞれ連
    通され、前記液体貯留部内の液体を内部に導く管状の液
    面測定部と、同液面測定部の上端に配置され、光を下方
    に照射する光源ユニット部と、前記液面測定部の側面に
    配置された光センサユニット部と、前記液面測定部の内
    部を液面に応じて上下するフロートとを備え、 前記フロートの上方に光を反射するための反射部を設
    け、 同反射部で反射した前記光源ユニット部からの光を、前
    記光センサユニット部で検出するようにしたことを特徴
    とするフロート式液面センサ。
  2. 【請求項2】 前記光センサユニット部は、前記液面測
    定部の周囲に、複数配置されることを特徴とする請求項
    1記載のフロート式液面センサ。
  3. 【請求項3】 前記光源ユニット部は、平行光線を得る
    ためのレンズを備えたことを特徴とする請求項1または
    2記載のフロート式液面センサ。
  4. 【請求項4】 前記フロートは、液面に触れる下部のフ
    ロート部と、前記反射部とを分離するとともに、前記フ
    ロート部と前記反射部とを連結棒で連結した形状とする
    ことを特徴とする請求項1ないし3記載のフロート式液
    面センサ。
  5. 【請求項5】 前記液面測定部の内部に、前記液体を遮
    るとともに、前記反射部のストッパーとなる仕切板を設
    け、前記連結棒が、前記仕切板を貫通するようにしたこ
    とを特徴とする請求項4記載のフロート式液面センサ。
  6. 【請求項6】 前記液面測定部は、反射のし難い黒色を
    有する材質で形成されるか、または、前記液面測定部の
    内周は、反射のし難い黒色で彩色されることを特徴とす
    る請求項1ないし5記載のフロート式液面センサ。
  7. 【請求項7】 前記反射部は、上部を円錐形としたこと
    を特徴とする請求項1ないし6記載のフロート式液面セ
    ンサ。
  8. 【請求項8】 前記反射部は、上部を角錐形または多角
    錐形としたことを特徴とする請求項1ないし6記載のフ
    ロート式液面センサ。
  9. 【請求項9】 前記反射部は、下方から上方に向けてだ
    んだん明るくなるか、または下方から上方に向けてだん
    だん暗くなるリニアなグラデーションを有する彩色を施
    されることを特徴とする請求項1ないし8記載のフロー
    ト式液面センサ。
  10. 【請求項10】 前記反射部は、上下に段階的に分割さ
    れ、それぞれ下方を暗く、上方程明るくなるように段階
    的に濃淡をつけるか、またはそれぞれ下方を明るく、上
    方程暗くなるように段階的に濃淡をつける彩色を施され
    ることを特徴とする請求項1ないし8記載のフロート式
    液面センサ。
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