JP4386434B2 - 液面検知装置 - Google Patents

Description

本発明は液面の高さを検知する液面検知装置に関するものである。

液面の高さを検知する装置には、例えば、特開平６−３３１４２１号公報に記載されているように、光学的な手法で液面を検知する方法を利用したものがある。同公報に記載されたものは、下部に鋭角に尖った反射壁面を備えた筒体に対し、一方の斜面に光を当て、斯かる斜面及び他方の斜面を全反射して帰ってきた光を受光する方法が用いられている。すなわち、液面が筒体の斜面の下端に到達していなければ、光は筒体の斜面に全反射して受光部に入射するので、最大の受光量が得られる。これに対し、液面が三角形に尖った斜面に到達していれば、筒体の斜面が一部液に浸かるため、光の一部は受光部に入射せず、斜面が浸かっている分、受光部に入射する光量が減る。このため、受光量の減少により液面を検知することができ、さらに、受光量の減少の程度及びその変化で液位の変動を連続的に観測することもできる。
特開平６−３３１４２１号公報

同公報に記載されたものでは、斜面が汚れていると受光量が減るので、液面の検知に誤差が生じる。このため、定期的にメンテナンスを行なうことが必要である。特に、塗料や油、汚水など、粘性の高い液体や、斜面を汚し易い液体の液面を検知するのには不向きである。

本発明に係る液面検知装置は、液面に対して高さ方向に延在し、下部に液体を取り込む開口部が形成された筒体と、前記筒体の上部に設けられ、液面に向けて光を照射する照射部と、前記筒体の上部に設けられ、前記開口部から筒体内に取り込まれた液体の液面で反射した前記照射部からの光を受光する受光部と、前記筒体の下部に設けられると共に、前記照射部から照射される光の光路上に位置し、照射部から照射された光が当たったときに、その光を受光部に入射しない方向に反射させて受光部に入射するのを遮る反射面で構成された光遮断部と、前記受光部において光が受光されたか否かを検知する検知部とを備えている。
また、本発明に係る液面検知装置は、液面に対して高さ方向に延在し、下部に液体を取り込む開口部が形成された筒体と、前記筒体の上部に設けられ、液面に向けて光を照射する照射部と、前記筒体の上部に設けられ、前記開口部から筒体内に取り込まれた液体の液面で反射した前記照射部からの光を受光する受光部と、前記筒体の下部に設けられると共に、前記照射部から照射される光の光路上に位置し、照射部から照射された光が当たったときに、その光を吸収して受光部に入射するのを遮る吸光部材で構成された光遮断部と、前記受光部において光が受光されたか否かを検知する検知部とを備えている。

この液面検知装置によれば、光遮断部が配設された位置よりも液面が高ければ、照射部から照射された光は液面で反射して受光部に入射するので、検知部により液面が検知され、液面が光遮断部よりも低ければ、照射部から照射された光は光遮断部により遮られて、受光部に入射せず、検知部において、液面が検知されない。このため、液面が光遮断部より高い位置にあるか否かを検知することができる。また、この液面検知装置は、照射部から照射され液面で反射した光を受光することにより、液面を検知するものであり、光遮断部は照射部から照射された光が当たったときに、光が受光部に入射するのを遮るものであるから、光遮断部が汚れていても精度よく液面を検知することができる。このため、メンテナンス作業がほとんど不要となる。

以下、本発明の一実施形態に係る液面検知装置を図面に基づいて説明する。

この液面検知装置１は、図１及び図３に示すように、照射部２と、受光部３と、筒体４と、検知部５を備えている。

照射部２は光を照射する光源をなすものであり、この実施形態では、照射部２は発光素子で構成されている。受光部３は光を感知するものであり、この実施形態では受光センサで構成されている。検知部５はアンプや制御装置などを備えており、受光部３に光が入射したときにこれを検知するものである。この実施形態では、検知部５は、照射部２での発光を制御する機能を兼ね備えている。

この実施形態では、図２に示すように、筒体４は、その下部に設けられると共に、照射部２から照射される光の光路上に位置し、照射部２から照射された光が当たったときに、光を全反射して受光部３に入射するのを遮る光遮断部としての斜面６を備えている。また、照射部２から照射され、斜面６で全反射した光が筒体４から外に出るように、斜面６に対向する側面に開口部７が形成されている。この実施形態では、開口部７は、斜面６で全反射した光を筒体４の外に出す機能と、筒体４内に液体９を取り込む機能を備えている。

筒体４は、液面８に対して高さ方向に延在するように配設されている。照射部２と受光部３はそれぞれ筒体４の上部に配設されており、照射部２は筒体４の軸線方向下方に向けて光を照射し、受光部３は筒体４の軸線方向下方から光を受光するように構成されている。

この液面検知装置１は、液面８が筒体４の斜面６より低い位置にあり、筒体４の斜面６が液体９に浸かっていない状態では、図１に示すように、照射部２から照射された光は斜面６で全反射し、開口部７から筒体４の外に出てしまうので、受光部３に光が入射しない。このことより液面８が筒体４の下部よりも低い位置にあることが検知される。

これに対し、液面８が筒体４の斜面６よりも高い位置にあり、筒体４の斜面６が液体９に浸かっている状態では、図２に示すように、照射部２から照射された光は、液面８に反射し、筒体４内を上方に向けて進み、受光部３に入射する。これにより、検知部５で液面が筒体４の斜面６よりも高い位置にあることが検知される。

すなわち、この液面検知装置１では、液面８が筒体４の斜面６より低い位置にある場合には、図１に示すように、照射部２から照射された光が、筒体４の斜面６で全反射して受光部３に入射するのが遮断される。これに対し、液面８が筒体４の斜面６より高い位置にある場合には、図２に示すように、照射部２から照射された光は、液面８に反射して受光部３に入射するようになっている。

このため、筒体４の斜面６が汚れており、照射部２から照射された光を筒体４の斜面６で全反射することができない場合でも、液面８が筒体４の下部より低い位置にある場合には照射部２から照射された光は受光部３に光が入射せず、液面８が筒体４の下部よりも高い位置にある場合には、照射部２から照射された光は液面に反射して受光部３に入射するので、液面検知装置１は問題なく機能する。従って、光遮断部としての筒体４の斜面６の汚れを拭取るような面倒なメンテナンス作業はほとんど不要であり、定期的なメンテナンス作業が行なえ難い場所に用いたり、また、塗料や油、汚水など、粘性の高い液体や、斜面を汚し易い液体の液面を検知するのに適している。この実施形態では、筒体４に光遮断部として斜面６を設けており、簡易な構成で十分な検知精度が得られ、装置の製造コストを安価にすることができる。

この液面検知装置１は筒体４の斜面６の高さを一定に配設すれば、液面が斜面６よりも高い位置にあるか否かが判定できる。また、図示は省略するが、筒体４にアクチュエータとアクチュエータを制御する制御装置を設け、筒体４を高さ方向の所定の高さに移動可能に配設すれば、液面の高さを測定する装置として利用することもできる。

以上、本発明の一実施形態に係る液面検知装置を説明したが、本発明の一実施形態に係る液面検知装置は、上記の実施形態に限定されない。

例えば、光遮断部は、上述した斜面を形成する他、図４、図５に示すように、筒体４の下部であって、照射部２から照射される光の光路上の位置に光を吸収する性質を備えた吸光部材１０を配設してもよい。この場合、筒体４の底部を平面にすることができるので、液面８の高さを精度よく検知したり測定したりすることできる。なお、図４、図５には上述した実施形態と同じ作用を奏する部材、部位には同じ符号を付しており、同図中の１１は筒体４に液体９を取り込む開口部である。

また、図示例のように、照射部２から照射された光が受光部３に入射する光路を筒体４で囲むと、外部からの光が筒体４内に入射することがないので、液面８の検知精度を向上させることができる。さらに、筒体４の内周面を光を反射する性質を備えた面で構成することにより、液面に反射した光が筒体４の内周面で反射して受光部３に入射するようになるので、液面８の検知精度を向上させることができる。

この液面検知装置は、液面８が光を反射すること、或いは、液面８が光を反射し易い性質を備えている用途に適している。なお、光を反射し難い性質の液体の液面検知に適用する場合には、例えば、斯かる液体よりも比重が軽く、当該液体と混ざり合わない性質を備えた液体を検知用に加えたり、斯かる液体よりも比重が軽く、光を反射させる性質を持った不溶性の微粒子を検知用に当該液体に浮かせたりして、当該液体の表層に、光を反射させる膜を形成し、液面で光が反射するようにするとよい。この場合、検知用に加えた液体や微粒子は容易に回収できるものを用いればよい。

本発明の一実施形態に係る液面検知装置を示す縦断側面図。 本発明の一実施形態に係る液面検知装置の使用状態を示す縦断側面図。 光遮断部としての筒体を示す斜視図。 本発明の他の実施形態に係る液面検知装置を示す縦断面図。 本発明の他の実施形態に係る液面検知装置の光遮断部としての筒体を示す斜視図。

符号の説明

１ 液面検知装置
２ 照射部
３ 受光部
４ 筒体
５ 検知部
６ 斜面
７、１１ 開口部
８ 液面
９ 液体
１０ 吸光部材

Claims (2)

1. 液面に対して高さ方向に延在し、下部に液体を取り込む開口部が形成された筒体と、
   前記筒体の上部に設けられ、液面に向けて光を照射する照射部と、
   前記筒体の上部に設けられ、前記開口部から筒体内に取り込まれた液体の液面で反射した前記照射部からの光を受光する受光部と、
   前記筒体の下部に設けられると共に、前記照射部から照射される光の光路上に位置し、照射部から照射された光が当たったときに、その光を受光部に入射しない方向に反射させて受光部に入射するのを遮る反射面で構成された光遮断部と、
   前記受光部において光が受光されたか否かを検知する検知部とを備えていることを特徴とする液面検知装置。
2. 液面に対して高さ方向に延在し、下部に液体を取り込む開口部が形成された筒体と、
   前記筒体の上部に設けられ、液面に向けて光を照射する照射部と、
   前記筒体の上部に設けられ、前記開口部から筒体内に取り込まれた液体の液面で反射した前記照射部からの光を受光する受光部と、
   前記筒体の下部に設けられると共に、前記照射部から照射される光の光路上に位置し、照射部から照射された光が当たったときに、その光を吸収して受光部に入射するのを遮る吸光部材で構成された光遮断部と、
   前記受光部において光が受光されたか否かを検知する検知部とを備えていることを特徴とする液面検知装置。

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