JP2001336966A - 液体検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 異常検出を行うことができる液体検出装置を
提供する。 【解決手段】 この液体検出装置では、投光部５０から
光を放射状に出射したから、投光部５０，５１の間に液
体Ｌが有る無しに関わらす受光部５１が光を受光する。
しかしながら、液体Ｌによるレンズ効果により、液体Ｌ
の有無によって受光部５１が受光する受光強度が異な
り、液体Ｌが無いときに受光部５１の受光強度は小さく
なる。また、異常が発生した場合には、液体Ｌが無いと
きより、さらに受光部５１の受光強度が小さくなる。そ
して、コンパレータ２により、受光部５１の受光強度が
第２基準値を下回ったと判別されたときに、異常検出信
号が出力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、上下方向に延びた
透明又は半透明な配管の内部で、液体のレベルが所定の
基準水位に達しているか否かを検出する液体検出装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、液体を貯蔵したタンクには、タ
ンク内の液体のレベルを外部から見えるようにするため
に、タンクに連通した透明な配管が上下方向に延ばして
設けられている。そして、この配管内の液体レベルが、
所定の基準水位に達しているか否かを検出するために、
液体検出装置が用いられる。

【０００３】この種の液体検出装置の一例として、図８
には、実開昭５５−１１２２２３号公報に掲載されたも
のが示されており、このものは、配管４を間に挟んで投
光器１と受光器２とを対向状態に備える。投光器１は、
図９に示すように、投光素子１１から出射した光を投光
用レンズ１２を介して平行光にし、さらにスリット６１
を通して配管４に照射する。一方、受光器２は、前記ス
リット６１に対向した遮蔽板６２の後方に、受光用レン
ズ２２及び受光素子２１を備える。そして、液体５が所
定レベルに達して投受光器１，２間に液体５が有ると、
図９（ａ）に示すように、投光器１から出射された平行
光が、液体５のレンズ効果によって遮蔽板６２へと集光
され、その後方の受光用レンズ２２及び受光素子２１に
は光が受光されなくなる。一方、液体５が投受光器１，
２間から無くなると、図９（ｂ）に示すように、光は集
光されず、受光用レンズ１２を介して受光素子２１に受
光され、その受光素子２１の出力信号に基づき、液体５
が検出される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、タンクによ
っては、液体が不足したときの検出信号が重要になる場
合がある。しかしながら、従来の液体検出装置では、例
えば、投光素子１１が故障して光を出射しなくなった場
合には、受光素子２１に光が受光されず、「液体有り」
と誤検出してしまう。このため、タンク３内の液体５が
不足しているにも関わらず、これを検出することができ
ないという事態が生じうる。

【０００５】また、上記した従来の液体検出装置では、
レンズ１２，２２、スリット６１、遮蔽板６２等の多数
の光学部品を必要とするから、光軸調整が困難である。
このため、適正な位置関係に取り付けためには、図１０
に示すように、複雑でかつある程度の強度を有した大き
なブラケット６が必要になり、大きな取り付けスペース
を要する。

【０００６】さらに、上記従来の液体検出装置は、レン
ズ１２，２２を用いているので、レンズ１２，２２への
塵や結露の付着等に対するメンテナンスに手間がかか
り、そのために、保護カバーを設けようとすると、ブラ
ケット６が大きいから保護カバーも大きくなってしま
う。しかも、上記従来の液体検出装置を、外径が異なる
配管に付け替える場合には、投受光器１，２の間隔を変
更するために、ブラケット６を設計し直さなければなら
ない。

【０００７】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、異常検出を行うことができ、また、部品点数が少な
く、投受光部の光軸調整を容易に設定できる液体検出装
置の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び作用・効果】＜請求項
１の発明＞請求項１の発明に係る液体検出装置は、上下
方向に延びかつ内部で液体のレベルが推移する透明又は
半透明な配管を間に挟んで配置された投光部及び受光部
と、受光部が出力した受光信号と所定の基準値との大小
関係を判別する比較部と、その比較部による判別結果に
基づき、投光部及び受光部の間の液体の有無を検出する
液体検出装置において、投光部は、光を放射状に出射す
る構成とされ、受光部は、投光部からの光が、液体が無
いときに配管及び配管内の空気との界面で屈折して透過
し、かつ液体が有るときに配管及び液体の界面で屈折し
て透過する位置に配置され、比較部には、液体が有ると
きの受光強度に対応した第１基準値と受光信号との大小
関係を判別する第１比較部と、液体が無いときの受光強
度に対応した第２基準値と受光信号との大小関係を判別
する第２比較部とが備えられ、第１及び第２の比較部に
よる判別結果に基づき、受光信号が第２基準値を下回っ
たときには、異常を検出し、受光信号が第２基準値を上
回りかつ第１基準値を下回ったときには、液体が無いこ
とを検出し、さらに、受光信号が第１基準値を上回った
ときには、液体が有ることを検出する判別手段を備えた
ところに特徴を有する。

【０００９】請求項１の構成によれば、受光部は、投光
部からの光が、液体の有無に関わらず、配管と、空気又
は液体とを透過する位置に配置されたから、受光部は、
液体の有無に関わらず投光部からの光を受光することが
できる。そして、液体と空気の屈折率の相違により、投
光部から出射された光の放射度合いが異なり、これによ
り、受光部の受光強度は、液体が有るときより、無いと
きの方が小さくなる。また、異常が発生した場合には、
例えば、受光部に光が受光されなくなり、液体が無いと
きより、さらに受光強度が小さくなる。受光部は、これ
ら受光強度に応じた受光信号を、第１及び第２の比較部
に与える。そして、これら比較部の比較結果を受けた判
別手段は、受光信号が、第２基準値を下回ったときに
は、異常を検出し、受光信号が第２基準値を上回りかつ
第１基準値を下回ったときには、液体が無いことを検出
し、さらに、受光信号が第１基準値を上回ったときに
は、液体が有ることを検出する。このように、本発明に
よれば、液体検出装置の異常を検出することができるよ
うにしたことで、液体検出の正確性が増す。しかも、従
来のもののように、レンズ、スリット等を必要としない
から、部品点数が少なく、小スペース化が可能であり、
発受光部の光軸調整も容易になる。

【００１０】＜請求項２の発明＞請求項２の発明は、請
求項１記載の記載の液体検出装置において、投光部は、
投光素子に一端を対向させた光ファイバーの他端部から
なり、受光部は、受光素子に一端を対向させた光ファイ
バーの他端部からなるところに特徴を有する。

【００１１】この構成によれば、光ファイバーを用いる
ことにより、投光素子及び受光素子を、配管から離間さ
せることができ、投光素子及び受光素子に係る電気回路
部が被水する心配が無くなる。

【００１２】＜請求項３の発明＞請求項３の発明は、請
求項１又は請求項２記載の液体検出装置において、投光
部及び受光部を固定したブラケットが備えられ、ブラケ
ットは、開脚可能な一対の脚部を備え、それら脚部の対
向位置にＶ字溝を形成して、それら各Ｖ字溝の底部に投
光部と受光部とを対向配置してなり、両Ｖ字溝の内壁を
配管の外面を押しつけて、配管がブラケットに挟持され
るようにしたところに特徴を有する。

【００１３】この構成によれば、ブラケットに備えた両
Ｖ字溝の内壁を、配管の外面を押しつけると、その配管
の外径に関わらず、Ｖ字溝の内壁の傾斜に沿って、配管
がＶ字溝の中心に位置決めされ、両Ｖ字溝の底部が、配
管の中心軸に対面する。これにより、Ｖ字溝の底部に配
した投光部及び受光部が、配管を間に挟んで対向配置さ
れた状態となる。これにより、配管に投受光部を位置決
めして取り付ける作業が容易になり、しかも、外径が異
なる配管にも容易に対応することができる。さらに、Ｖ
字溝の奥まった部分に、投受光部が配されているから、
塵等が投受光部に付着することを防ぐこともできる。

【００１４】

【発明の実施の形態】＜第１実施形態＞以下、本発明の
第１実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。図１に
おいて、符号３０は、タンクであって、その側部にはタ
ンク３０内の液体Ｌのレベルを外部から見えるようにす
るために、透明で断面円形の配管３１が、タンク３０に
連通しかつ上下方向に延ばして備えられている。そし
て、本実施形態の液体検出装置は、配管３１内の液体Ｌ
のレベルが、所定の基準水位に達しているか否かを検出
するために用いられる。

【００１５】液体検出装置は、配管３１の途中部分に取
り付けられるセンサヘッド部４０（図１参照）と、配管
３１とは離して配置された電気回路部７０（図６参照）
とを、一対の光ファイバー５５，５６（図３参照）で連
絡してなる。

【００１６】電気回路部７０には、図示しない投光素子
と受光素子とが備えられており、投光素子には、一方の
ファイバー５５（これを、以下、適宜、「投光用光ファ
イバー５５」という）の基端面が突き合わされている。
そして、この投光用光ファイバー５５の先端部が本発明
の投光部５０（図３参照）を構成し、投光素子が駆動回
路にて駆動されると、投光部５０（より詳細には、投光
用光ファイバー５５の先端面５５Ａ）から光が出射され
る。また、受光素子には、他方の光ファイバー５６（こ
れを、以下、適宜、「受光用光ファイバー５６」とい
う）の基端面が突き合わされている。そして、この受光
用光ファイバー５６の先端部が本発明の受光部５１を構
成し、受光部５１（より詳細には、受光用光ファイバー
５６の先端面５６Ａ）に受光された光が、前記受光素子
に与えられる。

【００１７】上記両光ファイバー５５，５６は、それら
の先端側が、ブラケット４１に固定されている。ブラケ
ット４１は、図３に示すように、全体として門形をなす
ように例えば合成樹脂にて形成されいる。そして、ブラ
ケット４１のうち一対の脚部４２，４２を連絡する連絡
壁４３を撓ませて、これら脚部４２，４２が、図４
（Ａ）に示すように閉脚したり、図４（Ｂ）に示すよう
に開脚する。また、両脚部４２の先端部には、互いに接
近するように押し当て部４６，４６が突出しており、こ
れら両押し当て部４６の対向面にはＶ字溝４６Ａが形成
されている。

【００１８】さらに、図１及び図２に示すように、脚部
４２，４２の先端側には、配管３１に沿って上下に延び
た被巻回壁４４，４４が備えられており、この被巻回壁
４４の先端部から配管３１から離れる側に突壁４５が起
立している。そして、前記Ｖ字溝４６Ａの内側面を配管
３１の周面に押し当てるようにして、脚部４２，４２で
配管３１を挟み、図２に示すように、配管３１ごと被巻
回壁４４の外面にワイヤＷを巻回して、ブラケット４１
が配管３１に固定される。

【００１９】両脚部４２，４２には、図３に示すよう
に、その長手方向に沿って基端側から先端寄り位置まで
挿入孔４７が延ばされて、ここに光ファイバー５５，５
６が挿入されている。また、脚部４２の先端部には、挿
入孔４７の先端と直交しかつ前記Ｖ字溝４６Ａの底部に
開放する横孔４８が形成されており、ここに、光ファイ
バー５５，５６の先端部分が、折り曲げて挿入されてい
る。これにより、光ファイバー５５，５６の先端部より
なる投光部５０及び受光部５１が、両Ｖ字溝４６Ａの底
部に位置して対向配置され、その間に配管３１が配置さ
れる。なお、横孔４８は、図３に示すように、脚部４２
の外面に開放する側が広く開放しており、これにより光
ファイバー５５，５６の折り曲げ作業を容易に行えるよ
うにしてある。

【００２０】さて、投光部５０の前方には、従来のもの
のようにレンズが配されていないから、投光部５０から
出射した光は放射状に発散して配管３１に照射される。
その状態が、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に概念的に示し
てある。同図に示すように、投光部５０から放射状に出
射された光は、両投受光部５０，５１間に液体Ｌが有る
無しに関わらず、受光部５１が投光部５０からの光を受
光する。しかしながら、液体Ｌと空気の屈折率の相違に
より、投光部５０から出射された光の放射度合いが異な
り、これにより、受光部５１の受光強度は、液体Ｌが有
るときより、無いときの方が小さくなる。

【００２１】受光部５１が光を受けると、それが光ファ
イバー５５を介して受光素子に与えられ、受光素子は、
受けた光の受光量に応じた受光信号を、図６に示した電
気回路部７０の受光回路７１に出力する。受光回路７１
は増幅回路を内蔵しており、受光素子から受けた受光信
号を増幅して、比較回路７２に与える。

【００２２】本実施形態の液体検出装置では、比較回路
７２は、一対のコンパレータ１，２を備えてなる。そし
て、コンパレータ１は、第１基準値と受光信号との大小
関係を判別して、その大小関係に応じた２値信号を出力
し、コンパレータ２は、第２基準値と、受光信号との大
小関係を判別して、その大小関係に応じた２値信号を出
力する。ここで、第１基準値は、前述したように、液体
Ｌが有るときの受光強度に対応した電位に設定され、第
２基準値は、液体Ｌが無いときの受光強度に対応した電
位に設定されている。

【００２３】また、図６において、符号７３は、出力回
路であって、前記コンパレータ１，２の出力結果に基づ
き、「液体有り」、「液体無し」及び「異常発生」に応
じた３値の検出信号を出力する。

【００２４】次に、上記構成からなる本実施形態の動作
を説明する。本実施形態の液体検出装置を、配管３１に
取り付けるには、ブラケット４１の脚部４２，４２を開
いて、それら脚部４２，４２に備えた両Ｖ字溝４６Ａの
内壁を、配管３１の外面を押しつけるようにして、脚部
４２，４２で配管３１を挟む。すると、図３及び図４
（Ａ）及び図４（Ｂ）に対比して示すように、配管３１
の外径に関わらず、Ｖ字溝４６Ａの内壁の傾斜に沿っ
て、配管３１（３１Ｘ，３１Ｙ）がＶ字溝４６Ａの中心
に位置決めされて、両Ｖ字溝４６Ａの底部が、配管３１
の中心軸に対面する。これにより、Ｖ字溝４６Ａの底部
に配した投光部５０及び受光部５１が、配管３１を間に
挟んで対向配置された状態となる。そして、図２に示す
ように、配管３１ごと被巻回壁４４の外面にワイヤＷを
巻回して、ブラケット４１が配管３１に固定される。

【００２５】このように、本実施形態の液体検出装置に
備えたブラケット４１によれば、配管３１に投受光部５
０，５１を位置決めして取り付ける作業を容易に行うこ
とができ、しかも、外径が異なる配管３１（３１Ｘ，３
１Ｙ）にも容易に対応することができる。さらに、Ｖ字
溝４６Ａの奥まった部分に、投受光部５０，５１が配さ
れているから、塵等が投受光部５０，５１に付着するこ
とを防ぐこともできる。

【００２６】さて、液体検出装置の起動スイッチ（図示
せず）をオンすると、投光部５０から光が出射される。
ここで、投光部５０からは、光が放射状に出射されるか
ら、投受光部５０，５１の間に液体Ｌが有る無しに関わ
らず受光部５１が投光部５０からの光を受光する。そし
て、液体Ｌがあるときには、図５（Ａ）に示すように、
液体Ｌによるレンズ効果により、受光部５１が受ける光
の受光強度が大きくなり、これに対応した大きさの受光
信号が、受光素子から出力される。すると、受光回路７
１を介して、この受光信号が、コンパレータ１，２に取
り込まれる。そして、各コンパレータ１，２において、
受光信号が、第１及び第２の基準値より大きいと判断さ
れて、出力回路７３から、「液体有り」に対応した検出
信号が出力される。

【００２７】一方、液体Ｌが減ってきて、投受光部５
０，５１の間から無くなると、液体Ｌによる前記レンズ
効果が発揮されず、受光部５１の受光強度が小さくな
る。しかし、受光強度が小さいながらも、受光部５１
は、依然、光を受光しているから、所定のレベルの受光
信号が、受光素子から出力される。そして、各コンパレ
ータ１，２にて、この受光信号が、第１基準値より小さ
く、かつ、第２基準値より大きいと判断されて、出力回
路７３から、「液体無し」に対応した検出信号が出力さ
れる。

【００２８】さて、例えば、光ファイバー５５が途中で
断線した場合には、投光部５０から光が出射されず、受
光部５１は光を受光できなくなり、受光素子からの受光
信号のレベルが、所定値以下（例えば、０［Ｖ］）にな
る。すると、この受光信号がコンパレータ２に取り込ま
れて、第２基準値を下回ったと判別されて、異常検出信
号が出力回路７３から出力される。

【００２９】このように、本実施形態の液体検出装置に
よれば、液体検出装置の異常を検出可能としたことで、
液体検出の正確性が増す。しかも、従来のもののよう
に、レンズ、スリット等を必要としないから、部品点数
が少なく、小スペース化が可能であり、発受光部５０，
５１の光軸調整も容易になる。また、光ファイバー５
５，５６を用いることにより、投光素子及び受光素子
を、配管３１から離間させることができ、投光素子及び
受光素子に係る電気回路部７０が被水する心配が無くな
る。

【００３０】＜第２実施形態＞本実施形態は、図示され
ていないが、前記第１実施形態に対して出力回路のみが
異なる構成となっている。以下、第１実施形態との共通
部分には、同一符号を付して重複説明を省略し、第１実
施形態と異なる構成のみを説明する。

【００３１】本実施形態の出力回路は、コンパレータ１
による比較結果に基づき、「液体有り」の検出結果を得
たときには、そのまま「液体有り」の検出信号を出力す
る。しかし、コンパレータ１による比較結果に基づい
て、「液体無し」の検出結果を得たときには、「液体無
し」の検出信号に代えて、異常検出信号を出力するよう
に構成してある。つまり、「液体無し」の場合と、例え
ば光ファイバーの断線等による異常発生時の場合の両場
合に、同じ異常検出信号が出力される。

【００３２】このように本実施形態では、「液体無し」
の検出結果が重要であるときに、その検出信号を異常検
出信号と同じにして、液体Ｌの有無の検出結果の重要度
に、差を持たせたから、出力信号は２種類であるが、タ
ンク３０内の液体が低減したことによって引き起こされ
る異常事態に対して、安全側に対処した検出信号の出力
が可能となる。なお、上記実施形態とは逆に、「液体有
り」の検出信号を異常検出信号と同じにしてもよい。

【００３３】＜第３実施形態＞本実施形態は、図７に示
されており、前記第１実施形態とは異なるブラケットの
一例を例示してある。本実施形態のブラケット８０は、
同図７（Ａ）に示すように、一対の脚部８１，８２が開
脚不能に固定されており、その一方の脚部８１にＶ字溝
８１Ａを形成して、ここに種々の外径の配管３１（３１
Ｘ，３１Ｙ）を押し当てて、図示しない締め付け部に
て、これら配管３１（３１Ｘ，３１Ｙ）に固定される。
そして、他方の脚部８２のうちＶ字溝８１Ａとの対向位
置には、プリズム８３が受光部として埋設されており、
受光用光ファイバー５６の先端面５６Ａが、このプリズ
ム８３に光学的に連結されている。また、投光部５０と
しての投光用光ファイバー５５の先端部は、前記Ｖ字溝
８１Ａの底部に埋設されて、配管３１に向けて光りを出
射している。このように構成したブラケット８０でも、
前記第１実施形態のブラケット４１と同様に、種々の外
径の配管３１に対応することができる。

【００３４】＜他の実施形態＞本発明は、前記実施形態
に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するよ
うな実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、
下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実
施することができる。

【００３５】（１）前記第１実施形態のブラケット４１
では、一対の脚部４２を連絡壁４３にて連結した構成で
あったが、例えば、一対の脚部を、レールにスライド可
能に備えて、これら脚部が、互いに接近するように平行
移動して、配管を挟む構成としてもてもよい。

【００３６】（２）前記実施形態では、配管３１は透明
であったが、配管は半透明なものであってもよい。

【００３７】（３）前記第１実施形態では、光ファイバ
ー５５，５６の先端部を投受光部５０，５１として、ブ
ラケット４１に固定した構成であったが、投光素子及び
受光素子を、投光部及び受光部としてブラケットに固定
し、それら投受光素子から配線を延ばして電気回路部に
連絡した構成としてもよい。

【００３８】（４）前記第１実施形態では、出力回路７
３（判別手段）を備えていたが、この判別手段備えず
に、前記コンパレータ１，２が出力した各２値信号その
ものを、液体検出装置の検出信号として、出力する構成
にすることもできる。または、その２値信号を受けて、
異常検出時に、警報器又は警報表示器を駆動する構成と
してよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態に液体検出装置の側断
面図

【図２】 液体検出装置の側面図

【図３】 液体検出装置の平断面図

【図４】 液体検出装置の平断面図

【図５】 液体検出装置の原理を示す概念図

【図６】 液体検出装置の電気的構成を示すブロック図

【図７】（Ａ）第２実施形態の液体検出装置に係るブラ
ケットの側断面図 （Ｂ）同じくブラケットの側面図 （Ｃ）同じくブラケットの側面図

【図８】 従来の液体検出装置の側断面図

【図９】 液体検出装置の原理を示す概念図

【図１０】 液体検出装置のブラケットを示す斜視図

【符号の説明】

１…コンパレータ（第１比較部） ２…コンパレータ（第２比較部） ５５，５６…光ファイバー ３１…配管 ４１，８０…ブラケット ４２…脚部 ４６Ａ…Ｖ字溝 ５０…投光部 ５１…受光部 ７２…比較回路 ７３…出力回路（判別手段） ８３…プリズム（受光部） Ｌ…液体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下方向に延びかつ内部で液体のレベル
   が推移する透明又は半透明な配管を間に挟んで配置され
   た投光部及び受光部と、 前記受光部が出力した受光信号と所定の基準値との大小
   関係を判別する比較部と、 その比較部による判別結果に基づき、前記投光部及び受
   光部の間の液体の有無を検出する液体検出装置におい
   て、 前記投光部は、光を放射状に出射する構成とされ、 前記受光部は、前記投光部からの光が、前記液体が無い
   ときに前記配管及び前記配管内の空気との界面で屈折し
   て透過し、かつ前記液体が有るときに前記配管及び前記
   液体の界面で屈折して透過する位置に配置され、 前記比較部には、前記液体が有るときの前記受光強度に
   対応した第１基準値と前記受光信号との大小関係を判別
   する第１比較部と、 前記液体が無いときの前記受光強度に対応した第２基準
   値と前記受光信号との大小関係を判別する第２比較部と
   が備えられ、 前記第１及び第２の比較部による判別結果に基づき、前
   記受光信号が前記第２基準値を下回ったときには、異常
   を検出し、前記受光信号が前記第２基準値を上回りかつ
   前記第１基準値を下回ったときには、前記液体が無いこ
   とを検出し、さらに、前記受光信号が前記第１基準値を
   上回ったときには、前記液体が有ることを検出する判別
   手段を備えたことを特徴とする液体検出装置。
2. 【請求項２】 前記投光部は、投光素子に一端を対向さ
   せた光ファイバーの他端部からなり、前記受光部は、受
   光素子に一端を対向させた光ファイバーの他端部からな
   ることを特徴とする請求項１記載の記載の液体検出装
   置。
3. 【請求項３】 前記投光部及び受光部を固定したブラケ
   ットが備えられ、 前記ブラケットは、開脚可能な一対の脚部を備え、それ
   ら脚部の対向位置にＶ字溝を形成して、それら各Ｖ字溝
   の底部に前記投光部と受光部とを対向配置してなり、前
   記両Ｖ字溝の内壁を前記配管の外面を押しつけて、前記
   配管が前記ブラケットに挟持されるようにしたことを特
   徴とする請求項１又は請求項２記載の液体検出装置。